【導(dǎo)讀】信道上的干擾是限制信道上傳輸?shù)臄?shù)率的主要原因。里面，最主要的干擾是由信道的多徑效應(yīng)引起的頻率選擇性衰落。載波傳輸對處理多徑效應(yīng)的弱勢。現(xiàn)今OFDM成為了解決這一。等許多領(lǐng)域并且已經(jīng)確定成為4G無線通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。OFDM有一個固有缺點，信號存在著很大的PAPR，很容易。求，提高了設(shè)備的成本，造成了不必要的浪費。必須要降低OFDM信號的PAPR。本文主要研究了OFDM系統(tǒng)中抑制PAPR的問題。編碼類技術(shù)和概率類技術(shù)。使用改進的限幅濾波法和選取合適參數(shù)的SLM. 效的降低系統(tǒng)中的PAPR，而且計算復(fù)雜度很小，實現(xiàn)簡單，具有很好的實用價值；效果，在適當?shù)那闆r下依然很適用。

　　

【正文】 而降低了系統(tǒng)的誤碼率性能和頻譜效率。 編碼類技術(shù)采用編碼的方法將原來的信息碼子映射到一個具有比較理想的PAPR 特性的傳輸碼上，從而避免了那些會出現(xiàn)信號峰值的碼 子。該類技術(shù)是線性操作，他不會使信號產(chǎn)生畸變，因此也沒有限幅類技術(shù)帶來的噪聲和干擾。但是編碼類技術(shù)的技術(shù)復(fù)雜度很高，編碼解碼的過程都比較復(fù)雜，更重要的是，這一類技術(shù)會很快的降低傳輸速率，因此只能用于子載波數(shù)比較少的情況。 概率類不像編碼類技術(shù)那樣完全的避開信號的峰值，他是著眼于高峰值出現(xiàn)的概率，使高峰值出現(xiàn)的概率降低。這類方法也是線性過程，因此，他們不會使信號產(chǎn)生畸變，也不會帶來噪聲和干擾。這類方法可以有效的降低信號的 PAPR值，但是他的缺點和編碼類技術(shù)類似的，計算復(fù)雜度太大。 總之，在實際的運用中，要根據(jù) 當時的條件和情況來選定最恰當?shù)姆椒▉斫档?OFDM 系統(tǒng)的 PAPR 值，使其對 OFDM 系統(tǒng)性能的影響最小，結(jié)果最理想。 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 15 第三章 基于限幅方法 PAPR 抑制算法 限幅方法限制 OFDM 系統(tǒng) PAPR 原理 作為最簡單、最直接的降低 OFDM 系統(tǒng) PAPR 的方法， Clipping 算法是直接對信號做非線性處理，對較大 PAPR 的信號進行限幅。使其不會超過放大器的動態(tài)范圍，進入放大器的非線性區(qū)域。如圖 為限幅原理圖，其中 x 為限幅前的信號幅度， )(xg 為限幅后的信號幅度。這樣限幅之后的信號幅度就會限制在 A內(nèi)。 AAg (x )x 圖 限幅方法原理圖 傳統(tǒng)限幅方法帶來的問題及插值濾波方法的提出 限幅帶來的如此直接簡單的非線性操作肯定可以有效的降低 OFDM 系統(tǒng)的PAPR，但是，他也會帶來帶內(nèi)噪聲和帶外干擾。這時我們在源信號頻域數(shù)據(jù)中間插入了 NK 個 0 來擴充原來的數(shù)據(jù)，之后再進行 IFFT 運算，在限幅之后查看頻域信號，在我們擴充 0 的部分產(chǎn)生明顯的帶外干擾，在原頻域信號也產(chǎn)生了帶 內(nèi)噪聲，在我們選取了合適的限幅方式之后，如圖 與圖 對比所示，這些干擾和噪聲是我們不希望看到的，所以需要采取一定的手段降低限幅的非線性操作給我們的系統(tǒng)帶來的影響。 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅前的頻域信號 圖 限幅前頻域信號圖 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 16 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 限幅后頻域信號圖 明顯出現(xiàn)了帶內(nèi)噪聲和帶外干擾之后，由于帶內(nèi)噪聲我們無法消除，所以只能通過濾波的方式去除帶外干擾。即插值濾波法，如圖 ，為濾波后去除了帶外噪聲的效果。 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度第一次限幅后的頻域信號 圖 限幅濾波后頻域信號圖 限幅插值濾波法存在的問題及其改進 在確定采用限幅方法之后，我們發(fā)現(xiàn)我們采取限幅 方法限制 PAPR 在實際運用中還需要做一些改善，那就是限幅值 A 的選擇問題。當限幅值 A 的選取不當，會造成很嚴重的噪聲和干擾。以下是我們選取限幅值 2A 為 、 、 時限幅濾波之后的頻域信號圖和 PAPR 與 CCDF 關(guān)系圖。 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 17 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 時限幅濾波之后的頻域信號圖 4 5 6 7 8 9 10 11 12102101100P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF關(guān)系圖 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 2024681頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 時限幅濾波之后的頻域信號圖 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 18 4 5 6 7 8 9 10 11 12102101100P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF關(guān)系圖 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 時限幅濾波之后的頻 域信號圖 4 5 6 7 8 9 10 11 1210210P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF 關(guān)系圖 可見，當 A 的值越大時，帶來的噪聲和干擾越小，因為信號高于 A 的概率很小，以至于當 2A 為 時，對信號幾乎都沒有限幅的操作，因為幾乎沒有信號的峰值的平方達到了 。當 A的值越小，帶來的干擾和噪聲就越大，同時，對信號的限幅效果也越明顯。對比可知，當 2A 為 和 時頻域信號圖， 2A 為 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 19 時，頻域信號畸變程度非常之大，而 2A 為 信號畸變程度相當?shù)停踔習(xí)]有，當然， 2A 為 時的限幅效果也遠遠的大于 2A 為 時，從 PAPR與 CCDF 的關(guān)系圖可知，當 2A 為 時，高 PAPR 基本沒有被抑制，但是當 2A為 時，系統(tǒng)的 PAPR 就明顯被抑制了。 可見，我們在實際的運用中不能簡單的把 A 取固定值，這樣要么出現(xiàn)噪聲和干擾特別嚴重的情況，要么出現(xiàn)高 PAPR 沒有被限制的情況，所以我們在選 擇 A的取值上需要做一些調(diào)整。下面我們仿真了當 A取 4 倍平均功率的情況。 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 4 倍均值時限幅濾波之后的頻域信號圖 4 5 6 7 8 9 10 11 12102101100P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 4 倍均值時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF 關(guān)系圖 在選擇了 4 倍均值作為 2A 后，明顯發(fā)現(xiàn)，帶來的帶內(nèi)噪聲和干擾不是很強烈，系 統(tǒng)的 PAPR 也得到了很好的限制。所以說明了 A 值的選取對系統(tǒng)來說是非常重要的。 雖然 A 的取值可以折中帶來的干擾、噪聲和改善 PAPR 這兩者的關(guān)系。但是其實這樣的噪聲還是我們不可以接受的，從圖 311 可知，在 PAPR 改善上效果已經(jīng)非?？捎^，但是就算 A的取值是以均值為基礎(chǔ)，還是會帶來很大的噪聲和干擾。 OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 20 為了使 OFDM 系統(tǒng)能夠很好的運用，我們必須想辦法在限幅的方法上做出改進，以適應(yīng)實際需求。 在考慮到 A 的取值之后，我們繼而考慮到了當信號峰值超過 A 時，我們把信號限幅之后的幅值，我們可以用信號峰值作為我們限幅后幅度的基礎(chǔ)， 在峰值的基礎(chǔ)上做一系列的線性變化，可以合理的限制高 PAPR 信號的幅度。下面是我們選取 2A 為 4 倍均值，限幅之后幅值為峰值一半時的情況，如式： 2/))_4(_())_4(_( P ow e rMP ow e rSxP ow e rMP ow e rSx ????? （ ） 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 4 倍均值，峰值一半為限幅值時限幅濾波之后的頻域信號圖 4 5 6 7 8 9 10 11 12102101100P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 4 倍均值，峰值一半為限幅值時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF關(guān)系圖 可見限幅值的取值也很大程度的影響了限幅帶來的噪聲和干擾，在選取了限幅值為峰值一半之后，噪聲和干擾都被很大程度的減小了，而且系統(tǒng)也有很好的PAPR 性能。在限制了噪聲和干擾的同時很好的限制了高 PAPR 的出現(xiàn)。但是可以看出，就是取值為峰值一半之后，限幅帶來的噪聲和干擾還是很明顯，所以我們繼續(xù)在限幅值上做出了一些改進，以峰值為基礎(chǔ)，令 )_4_( P ow e rMP ow e rSx ??為 tempx_ ，如式： |_|/__4_ te m pxte m pxP o w e rMte m px ??? （ ） OFDM 通信系統(tǒng)中 PAPR 抑制 方法研究 21 以下是我們在選取 2A 為 4 倍均值，峰值為式（ ）時的仿真情況。 0 50 100 150 200 250 3001 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81頻率 /f幅度限幅后的頻域信號 圖 2A 為 4 倍均值，限幅值為式（ ）時限幅濾波之后的頻域信號圖 4 5 6 7 8 9 10 11 12102101100P A P R 0 [ d B ]CCDF (Pr[PAPRPAPR0])O r i g n a lO n e c l i p 圖 2A 為 4 倍均值，限幅值為式（ ）時限幅濾波之后的 PAPR 與 CCDF關(guān)系圖 可見，在選取了合適的 A 值和限幅值之后不管是信號的頻域噪聲和干擾還是抑制 PAPR 的效果都非?？上??？梢哉f限幅的方法可以折中的選擇已經(jīng)到此為止了?？梢钥闯觯m然限幅的方法最為簡單直接，但是在一系列的改進之后，還是可以適用于很多情況下的 OFDM 系統(tǒng)，也可以收獲比 較可觀的效果，而且實現(xiàn)簡單容易，設(shè)備成本也會相對低了很多，簡單的計算也會使處理時間大大降低，可以說雖然簡單直接，但卻不失是比較好的一種方法。 在我們對限幅方法做了相應(yīng)的改進，確定了相關(guān)參數(shù)之后，我們確定了 2A 為4 倍均值，限幅值為式（ ）之后。我們得到了理想的限幅效果和較小的噪聲與干擾，但是限幅的效果還沒有達到我們預(yù)期期待的那樣理想，于是我們采取多次