【正文】 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 35 頁 BroadcastingTerrestrial， DVBT 是最早獲得國際認可的數字電視地面廣播標準，也是各國地面數字電視接收測試中評價最高的標準，我國的地面數字電視標準也是在其基礎上發(fā)展起來的。 SLM 的原理框圖如圖 所示。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 29 頁 圖 PTS 算法的互補累積分布函數 CCDF of PTS algorithm 由圖 可知采用 PTS 算法與未采用任何算法的 OFDM 系統(tǒng)相比，提高了 性能，信號峰值出現的概率明顯降低，但是算法的引入使整個系統(tǒng)的計算復雜度極大得提高，特別是想進一步增強 PAPR 抑制能力時，一般可行的辦法就是增大原始數據分段數 N，那么計算量會成指數倍增長，同時收端也需要邊帶信息。對于所有可能的 16 種 4 比特碼字 (即從 0000 到 1111)來說，有 8 組碼字的峰均比值是很低的，只有 。對于時域OFDM 信號中包絡未超過門限值的部分則直接輸出，不 做任何處理。 圖 不同采樣點下的 PAPR 曲線 Different sampling points curves of the PAPR 采樣點分別為 128（ K=1）、 256（ K=2）、 512（ K=4）、 1024（ K=8）、 2048（ K=16）由圖可以看出，過采樣倍數越大，越能精確地反映 OFDM 信號變化的細節(jié)。因此可以得知， OFDM 符號其幅值服從瑞利分布，其概率密度函數為而其功率分布則服從兩個自由度的中心χ 2 分布，其中均值為零，方差為 1，而且容易知道自由度為二的中心χ 2 分布的概率密度函數為 () ypowerp y e?? 因此可以計算得到其累積分布函數 (Cumulative Distribution Function, CDF)為： (3. 3) 所以可以計算每個 OFDM 符號峰值功率的累積分布函數：首先我們假設OFDM 符號周期內，每個采樣值之間都不相關的 (在沒有過采樣時，是較容易實 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 20 頁 現的 )，那么 OFDM 符號周期內， N 個采樣值當中的每個樣值的 PAPR 都小于門限 z 的概率分布應該為： () 實際運用中，過采樣能有助于收集到較大的峰值功率，因而可以更加準確地衡量 OFDM 系統(tǒng)內的 PAPR 特性。例如：要求功率放大器、數模轉換器和模數轉換器等具有極大的動態(tài)線性范圍。對于子載波數目較大的系統(tǒng)，還可以采用快速傅立葉變換來實現。矩形脈沖的頻譜幅值為sinc (fT)函數，這種函數的零點出現在頻率為 1/T 整數倍的位置上。 系統(tǒng)的基本模型 我們知道，最簡單的頻分復用方式是將并行傳輸數據分別調制到有一定頻率間隔的載波上，這些載波的間隔應該能夠保證沒有頻譜混疊 出現。 第 5 章圍繞基于 SLM 方法展開分析，分析 SLM 方法的理論和優(yōu)缺點，并針對相關理論給出了仿真驗證。 國內外研究現狀 OFDM 技術雖然具有高的頻譜利用率，抗干擾性能比較好等優(yōu)點，但是由于 OFDM 信號是通過多載波調制后的合成信號，所以 OFDM 信號的峰均比有可能出現很高的情況，其峰均比的極限值等于載波數，在 OFDM 系統(tǒng)中，信號的峰均比起伏較大，為了避免信號產生非線性失真，提高了對射頻線性功放的要求，因此應該盡可能降低 OFDM 系統(tǒng)中高的峰均比。 OFDM 技術受到廣泛的關注的原因之一是其具有良好的抗多徑能力。 當今社會是一個信息工 具 高 速發(fā)展的社會。 IG 主要基于蜂窩結構組網，直接使用模擬語音調制技術，傳輸速率約 。 establish a model SLM PAPR reduction algorithm, and simulation using Matlab software。 關鍵詞 ： OFDM，峰均功率比， SLM 算法， Matlab 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 2 頁 The research and implementation methods of PAPR suppression based on SLM algorithm Author:Zhao Haiwang Tutor： Zhang Xiaolin Abstract In today39。進入 21 世紀，移動通信將逐漸演變成社會發(fā)展和進步的必不可少的工具。這些 不足點遠遠不能適應未來移動通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現有問題，又能適應未來移動 通 信 的 需 求 的 新 技 術 ( 即 新 一 代 移 動 通 信 :Next Generation Mobile Communication)是必要的 [1]。但是由于當時受到實時傅立葉變換設備的復雜度、發(fā)射機和接收機振蕩器的穩(wěn)定性以及射頻功率放大器線性范圍等相關技術條件的限制， OFDM 技術沒有得到廣泛的應用?？偟膩碚f，基于 OFDM 技術的無線通信系統(tǒng)具有許多其它技術所無法超越的優(yōu)越性，主要體現在以下幾點：抗衰落能力強；頻譜利用率高；用傅立葉變換對來完成系統(tǒng)基帶的調制與解調，使系統(tǒng)的復雜度和設計更為簡單、靈活和方便；高速數據流通過串并轉換，可以有效地減小無線信道的時間彌散帶來的 ISI；可以在某種程度上抵抗窄帶干擾等。 第 2 章詳細介紹了 OFDM 的基本原理，包括 OFDM 的數學表示、 OFDM 多載波調制 OFDM 的循環(huán)前綴以及 OFDM 系統(tǒng)的結構框圖等。 OFDM 的基本思想就是把高速的數據流通過串并變換，分配到 傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。從圖 看出每個子載波之間相差一個周期，這一特性可以用來解釋子載波之間的正交性 。 ②可以有效地對付多徑效應產生的那些不利影響，對于給定的時延擴展，其實現復雜度遠小于具有均衡器的單載波系統(tǒng)。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 18 頁 第 3 章 峰值功率比的定義與分布 OFDM 系統(tǒng)采用多載波傳輸方式，在時域上 OFDM 信號為 N 個正交子載波信號的疊加。由此可見隨著子載波數 N 的增大， PAPR 也會快速增長。過采樣的具體方法是：在原有的輸入數據中間添加（ k1） N個零點，構成 kN 個數據符號，然后對 kN 個數據進行 kN 點 IDFT 運算，得到kN 個輸出樣值，然后進行 D/A 變換，得到一個模擬的連續(xù)的 OFDM 信號。 限幅在對抑制 OFDM 系統(tǒng)中 PAPR 這方面是一種很有效的方法。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 26 頁 下面用一個例子予以說明。進行 IFFT 變換，將其從頻域轉換到時域 ， 然后采用窮盡的方法選擇出最優(yōu)的 Ri，使得疊加后的信號 yi幅度因數最小。解決這個問題最直接的方法就是將這個序列對應的標號 d 作為附加信息發(fā)送到接收端。在實際的應用中，峰均比抑制模塊并不能僅僅只考慮它的峰均比抑制效果和對系統(tǒng)誤碼性能的影響，我們同時也應考慮實現復雜度等問題。發(fā)射端總體框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)發(fā)射端總體結構圖 Block diagram of DVBT2 system 根據圖 簡要介紹發(fā)射端各個模塊功能如下： （ 1）信源接口模塊：將機載數據采集單元采集到的數據進行復接，轉換成機載 OFDM 發(fā)射機能夠發(fā)送的數據結構。仿真結果見下圖。 在接收端為了能夠正確的對接收信號進行解調，就必須清楚 U 組序列中哪一組是發(fā)送序列，因此，信號發(fā)送端必須發(fā)送邊帶信息來表示具體發(fā)送的序列。令 K 表示每個 OFDM 符號內所需的冗余比特的數量，則一共可能有 ZK 個 OFDM 符號可供選擇，也即 OFDM 符號的抽樣點的 PAPR 大于門限值的概率為 12k?? 或者如下所示 : { } 1 2 kP PAPR z ?? ? ? （ ） 上式表示了冗余比特數量和理論上可以得到的最小 PAPR門限值 z之間的 關系， 通過上式，我們還可以得到 ： /ln(1 2 )KNz ?? ? ? （ ） 這個式子表示 K 個冗余比特被分配到 N 個子載波，所能得到的 PAPR 最低 門限值。 (2) 抑制峰均比的效果明顯。 信號預畸變技術 在信號經過非線性部件之前對其進行限幅，就可以使得信號峰值低于所期望的最大電平值。從圖 中可以看出，在給定 PAPR 門限值的條件下，隨著子載波個數 N 的增加，CCDF 也會相應的增加，即超過 PAPR 門限值的符號出現的概率也會加大，即驗證了上面理論描述的隨著子載波數 N 的增加，系統(tǒng) PAPR 會隨之加大。這種時候會導致 OFDM 信號經過非線性放大器時，容易超過器件線性范圍，導致非線性失真，產生帶內干擾與帶外頻譜擴散，破壞子載波間的正交性，從而使誤碼率增加，惡化傳輸性能。然而由于無線信道存在時變性，在傳輸過程中會出現無線信號的頻率偏移，例如多普勒頻移，或者由于發(fā)射機載波頻率與接收機本地振蕩器之間存在的頻率偏差，都會使得 OFDM 系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破 壞，從而導致 ICI。傳統(tǒng)的頻分復用(FrequencyDivision Multiplexing， FDM)是將帶寬分成幾個子信道，子信道之間需要保持足夠的頻率間隔來作為保護頻帶，其各個載波的頻譜是互不重疊的，因 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 16 頁 此，傳統(tǒng)頻分復用的頻譜利用率較低，且在發(fā)送端和接收端都需要大量的發(fā)送濾波器和接受濾波器組，系統(tǒng)的復雜程度和成本也相對較高。此復數序列經串 /并變換器變換后得到碼元周期為 T 的 M 路并行碼（一幀），碼型選用不歸零方波。在小于相干時間的時間范圍內，可以將信道看成是線時不變系統(tǒng) 。 綜上所述，我決定將《于 SLM 算法的 PAPR 抑制方法的研究與實現》作為我的畢設題目。歐洲己將 OFDM 技術作為發(fā)展地面數字電視的基礎，我國也研制出了整套 HDTV 設備。這 時，對每個子信道而言，只需傳輸大約 390Kbps 速率的數據流。 盡管 2G 技術在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網絡規(guī)模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數據通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務的需求。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 1 頁 基于 SLM 算法的 PAPR 抑制方法的研究與實現 摘要 當今社會是一個信息工 具 高 速發(fā)展的社會。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。GPRS/EDGE 技術的引入，使 GSM 與計算機通信 /Inter有機相結合，數據傳送速率可達 115/384kbit/s，從而使 GSM 功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業(yè)務的能力。以 l00Mbps 的傳輸速率為例，如果我們采用含有 256 個子載波的 OFDM 系統(tǒng)，就能使用 256 路信道對數據進行并行傳輸。在全數字高清晰度電視 (HDTV， Highdefinition Television)傳輸系統(tǒng)中，采用編碼 OFDM(COFDM， Coded OFDM)技術，具有很 北京航空航天大學畢業(yè)設計 (論文 ) 第 9 頁 高的頻譜利用率，且能夠進一步提高抗干擾能力。 【 2】 概率類方法雖然不能完全杜絕高 PAPR 的信號的產生，但是它可以從概率上減小對 OFDM 的高 PAPR產生的可能性，所以其對大多數 OFDM 系統(tǒng)的 PAPR的抑 制能力還是很好的。我們一般用相干時間或者多普勒帶寬來描述信道的時變特性，采用多徑時延擴展或相干帶寬來描述信道的多徑特性。 【 3】【 7】 如圖 所示：在調制端，要發(fā)送的串行二進制數據經過數據編碼器（如16QAM）形成了 M 個復數序列： D (m )=A( m )jB (m)。其基本原理與傳統(tǒng)的頻分復用技術類似。由于子信道的頻譜相互交迭，這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。比如在某一時刻，所有子載波相位均一致，峰值點疊加時將產生最大