【正文】 ............................................ 12 OFDM 系統(tǒng)優(yōu)缺點 ........................................................................................ 15 第 3 章 峰值功率比的定義與分布 ........................................... 18 3..1 峰值功率比問題的由來 ......................................................................... 18 OFDM 系統(tǒng)峰值平均功率比的定義與概率分布 ................................. 18 PAPR 的定義 ........................................................................................ 18 PAPR 的概率分布 ................................................................................ 19 過采樣及過采樣因子的選擇 ........................................................................ 21 第 4 章 降低峰值平均功率比技術(shù) .......................................... 23 信號預(yù)畸變技術(shù) ............................................................................................. 23 編碼類方法 ..................................................................................................... 25 概率類方法 ..................................................................................................... 27 最小 PAPR 的理論 ............................................................................... 27 方法 .............................................................................................. 27 方法 ................................................................................................ 27 第 5 章基于 SLM 的減小 OFDM 系統(tǒng) PAPR 的方法 ............................... 30 SLM 算法原理 ............................................................................................... 30 SLM 仿真結(jié)果分析 ....................................................................................... 32 第 6 章硬件實現(xiàn) OFDM 系統(tǒng)中峰均比抑制方案研究 ........................... 34 DVBT2 標準簡介 ......................................................................................... 34 峰值比抑制方案設(shè)計 ..................................................................................... 35 論文總結(jié) ................................................................... 37 致謝 ........................................................................ 38 參考文獻 ................................................................... 39 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 6 頁 第 1 章 緒論 課題的背景及目的 在過去的 20 年中，世界電信發(fā)生了巨大的變化，移動通信特別是蜂窩小區(qū)的迅速發(fā)展，使用戶徹底擺脫終端設(shè)備的束縛、實現(xiàn)完整的個人移動性、可靠的傳輸手段和接續(xù)方式。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 畢設(shè)的主要任務(wù)是研究 OFDM 系統(tǒng)中峰均功率比（ PAPR）的產(chǎn)生原因與影響；了解典型的降低 PAPR 的技術(shù)：信號預(yù)畸變類、編碼類和概率類技術(shù)，掌握概率類技術(shù)中的 SLM 算法；建立 SLM 算法降低 PAPR 的模型，并用 Matlab 進行軟件仿真；用 FPGA 實現(xiàn) SLM 算法。第四代無線移動 的主要技術(shù)是利用OFDM 原理和 MIMO 信道進行傳輸。 using FPGA SLM algorithm. Keywords: OFDM, Peak to Average Power Ratio, SLM Algorithm, Matlab 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 3 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。不同國家采用不同的工作系統(tǒng)。如 WCDMA 的傳輸速率在靜止時在靜止時最大為 2Mbps，在用戶高速移動 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 7 頁 時支持速率為 144Kbps，所占頻帶為 5MHz 左右。第三代移動通信的標準已經(jīng)完成，第四代移動通信的規(guī)劃已經(jīng)開始，可以預(yù)見的是 CDMA 技術(shù)不會從第四代消失，而是以 OFDM（正交頻分復(fù)用） 為核心技術(shù)并結(jié)合 CDMA 提供更加優(yōu)質(zhì)的無線通信服務(wù)隨著 OFDM 技術(shù)逐漸成為無線寬帶接入技術(shù)的核心，由于越來越普及和成熟，人們已經(jīng)開始研究 OFDM 在無線移動通信中的應(yīng)用，并且成立了 OFDM 論壇來加速 OFDM 技術(shù)的商用。這一特點意味著通信系統(tǒng)能以更窄的頻帶傳送更高速率的數(shù)據(jù)，因此，在頻譜資源有限的高速無線通信環(huán)境中， OFDM 技術(shù)具有更加顯著的優(yōu)越性。目前 OFDM 作為核心技術(shù) 已被多種有線和無線接入標準采納，主要包括 ADSL，無線局域網(wǎng)標準，數(shù)字音頻廣播 (DAB， Digital Audio Broadcasting)、數(shù)字視頻廣播(DVB， Digital video Broadcasting)、無線城域網(wǎng)標準 等。 ETSIBRAN 的局域網(wǎng)標準把 OFDM 定為它的調(diào)制標準技術(shù)。目前有很多降低 OFDM 系統(tǒng)中高的峰均比的方法，如限幅法、編碼技術(shù)、壓縮擴展技術(shù) (Companding Technique)、 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 10 頁 概率類方法中的選擇映射法 (selective Mapping， SLM)、部分傳輸序列法 (Partial Transmit Sequence， PTS)和信號空間擴展技術(shù)等等，這些方法在一 定程度上都能降低 OFDM 系統(tǒng)中高的峰均比，但是都存在著一些缺陷。 ，我對畢設(shè)各相關(guān)技術(shù)有了一定了解，成功編寫出 Matlab 代碼，對 SLM 算法進行了仿真。 第 6 章介紹了 OFDM 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)以及發(fā)射端各個模塊的功能，給出發(fā)射端模塊工作情況，討論其 FPGA 實現(xiàn)的可行性。而對于高速數(shù)據(jù)傳輸，難以滿足信號帶寬小于相干帶寬，從而引起頻率選擇性衰落，造成碼間干擾 (ICI)。從頻譜資源利用的角度上看，這種實現(xiàn)方式無疑是很不經(jīng)濟的。所得到的波形可由式（ ）表示： 10( ) [ ( ) c o s 2 ( ) s in 2 ]Mmmmd t A m f t B m f t??????? （ ） 式中： 0 。在每一子載波頻率的最大值處所有其他子信道的頻譜值恰好為零。當子信道的符號由矩形時間脈沖組成時，每個調(diào)制載 波的頻譜為 Sa(x)函數(shù)形狀。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展， IFFT 是非常容易實現(xiàn)的。 ②存在較高的峰值平均功率比。若不然， OFDM 信號的峰值變化范圍超出器件的線性控制范圍，則會引起 OFDM 信號失真，明顯地產(chǎn)生帶內(nèi)失真和帶外輻射，從而導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率的快速升高。 OFDM 系統(tǒng)峰值平均功率比的定義與概率分布 PAPR 的定義 OFDM 是多載波系統(tǒng)，所以與單載波系統(tǒng)相比， OFDM 系統(tǒng)符號是由多個 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 19 頁 獨立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號疊加而成的，所以合成的 OFDM 信號產(chǎn)生較大的峰值功率的可能性就比較大，即 OFDM 發(fā)射機輸出的 OFDM 信號的瞬時功率值會有較大的波動，因而帶來較大的峰值平均功率比 (peaktoaveragepowerratio,簡稱 PAPR)，簡稱峰均比。所以對 OFDM 符號實施過采樣是非常必要的，但同時，這樣操作會破壞采樣符號間的非相關(guān)性，即會使采樣符號間存在一定的相關(guān)性。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 21 頁 圖 不同 N 的 CCDF 曲線 The CCDF curves of different N 過采樣及過采樣因子的選擇 一般在實際應(yīng)用中會出現(xiàn)這樣一個問題：當對一個 OFDM 符號進行子載波數(shù)次（ N 次）采樣，或者 N 點 IFFT 運算所得到的輸出樣值，不能反映真實的連續(xù) OFDM 符號的變化特性。不過，過采樣倍數(shù)越大，計算量越大，當采用 4 倍過采樣時，離散信號的峰均比非常接近連續(xù)信號的峰均比，采用 8， 16 倍過采樣時幾乎與 4 倍過采樣曲線重合，所以對離散信號進行 4 倍過采樣估計連續(xù)信號的峰值，是在復(fù)雜度和精確度上的一個最優(yōu)結(jié)合點。首先，對 OFDM 符號的幅度進行畸變，會為系統(tǒng)造成自身干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的 BER性能降低 。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 24 頁 下面給出了限幅的基本原理，其中式中 C 是限幅門限值，當 OFDM 時域信號 Xu的幅度大于該門限值，則將其幅度值縮減為 c，相位保持不變當 OFDM 時域信號 Xo 的幅度不大于該門限值，則保持原信號不變，從而到限幅后的信號Xu。 (2) OFDM 信號的非線性畸變會導(dǎo)致帶外輻射功率值的增加，其原因在于限幅操作可以被認為是 OFDM 采樣符號與矩形窗函數(shù)相乘。為此可以選用以下 16 組碼字中的子集 C={0001， 0010，0100， 0111， 1000， 20xx， 1102， 1120}作為傳輸碼字。下面介紹幾種典型性的概率性方法。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 30 頁