【正文】 oerzFz?? ()??0xzyd??? 1e 現(xiàn)在我們計算每個 OFDM 符號峰值功率的累計分布函數(shù)。當子載波數(shù) N 足夠大時，根據(jù)中心極限定義，可得: ?? i?? ()???2*0Exmn?????mn? ()???2Rllx? ()0RlEn? 其中， ， 分別為 x( n)的實部和虛部。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 11 對于包含 N 個子載波的 OFDM 系統(tǒng)來說，其中經(jīng)過 IFFT 計算得到的功率歸一化的復基帶符號是： ()??102expNkinxtX?????????? 其中， 表示第 k 個子載波上的調(diào)制符號。隨著子載波數(shù)的增大，峰均功率比最大值出現(xiàn)的概率越來越小，甚至可以忽略不計。 OFDM 系統(tǒng)中 PAPR 的分布 峰均功率比與子載波數(shù) N 成正比，隨著 N 的增大，PAPR 的最大值也會增大。??0nmNXu????由式()可以得到： ()??????1122NNnuPkR????????????對所有的子載波幅度進行歸一化，可得： ()????avergEPk根據(jù)峰值平均功率比得定義式()，可得： ()2peakvrgNAR??? 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 100 2 4 6 8 10 12 14 1601234Time/TSqrt(PAR)圖 N=16 的 OFDM 系統(tǒng)中存在較大 PAPR 問題的示意圖對于包含 N 個子信道的 OFDM 系統(tǒng)來說，當 N 個子信道都以相同的相位求和時，所得到信號的峰值功率就會是平均功率的 N 倍，因而基帶信號的峰均比 [3]可以為 10log10N。因此，這里只對復基帶信號 s (t)的峰值功率進行討論。將星座映1,Nxx???????射后的數(shù)據(jù)序列分別調(diào)制在 N 個子載波上，得到一個基帶 OFDM 符號，可表示為: ()120(),[0],.1njXTstetn???????經(jīng)過射頻端后，OFDM 符號可以表示為: π,其中 為射頻的載????2Recjfts?? cf波頻率。峰均比指信號峰值功率與平均功率的比值，可以定義為： () 210maxPAR()logRXdBE?????其中， 表示經(jīng)過 IFFT 運算之后所得到的輸出信號，即 ，E[.]nx10NnknkxXW???代表數(shù)學期望。實現(xiàn) OFDM 的關(guān)鍵技術(shù)包括：同步技術(shù)、降低 PAPR（功率峰均值比）技術(shù)、信道估計與均衡、信道編碼與交織等。如果在差的信道上使用較高的調(diào)制方式，就會產(chǎn)生很高的誤碼率，影響系統(tǒng)的可用性。 OFDM 還采用了功率控制與自適應(yīng)調(diào)制相協(xié)調(diào)的工作方式。自適應(yīng)調(diào)制能夠擴大系統(tǒng)容量，但它要求信號必需包含一定的開銷比特，以告知接收端發(fā)射信號所應(yīng)采用的調(diào)制方式。OFDM 技術(shù)使用了自適應(yīng)調(diào)制，可以根據(jù)信道條件來選擇使用不同的調(diào)制方式。為了提高頻譜利用率，應(yīng)該使用與信噪比相匹配的調(diào)制方式。各個載波能夠根據(jù)信道狀況的不同選擇不同的調(diào)制方式，比如 BPSK,QPSK,8PSK,16QAM ,64QAM 等，以取得頻譜利用率和誤碼率之間的最佳平衡為原則，通過選擇滿足一定誤碼率的最佳調(diào)制方式就可以獲得最大頻譜效率。OFDM 的數(shù)據(jù)速率也與子載波的數(shù)量有關(guān)。OFDM 盡管還是一種頻分復用(FDM)，但已完全不同于過去的 FDM, OFDM 的接收機實際上是通過 FFT 來實現(xiàn)的一組解調(diào)器。因此，OFDM 系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程等效與 IDFT 和 DFT。設(shè) ，則,//tknk?? ()??12/0,01,2NjnkNnytXe??????式()正是序列 的 N 點離散傅里葉反變換（ IDFT）的結(jié)??,?果，這表明 IDFT 運算可完成 OFDM 基帶調(diào)制過程。這樣n?就在接收端完成了信號的提取，實現(xiàn)了信號的傳輸。 mnnNTTjft jtjtnmDtedXed???? ??? ??? ()??00 ,nNTjtjtnX????????由于 OFDM 符號周期 T 內(nèi)各子載波是正交的，所以，當 n=m 時，調(diào)制載波 與n?解調(diào)載波 為同頻載波，滿足相干解調(diào)的條件， ，恢m???39。N 個子信道碼元分別調(diào)制在 N 個子載波頻率 ， ，…， ，…， 上，設(shè) 為0f1nf1f?cf最低頻率，相鄰頻率相差 1/N，則 ，角頻率為/,2ncfTN??? 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 6。因此這種一個子信道頻譜出現(xiàn)最大值而其他子信道頻譜為零的特點可以避免載波間干擾（ICI）的出現(xiàn)。因為在對 OFDM 符號進行解調(diào)的過程中，需要計算這些點上所對應(yīng)的每個子載波頻率的最大值，所以可以從多個相互重疊的子信道符號中提取每一個子信道符號，而不會受到其他子信道的干擾。從頻域角度來解釋這種正交性，圖 給出了互相覆蓋的各個子信道內(nèi)經(jīng)過矩形波成形得到的符號 sinc 函數(shù)頻譜。 OFDM 系統(tǒng)的基本原理OFDM 是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其原理是用 N 個子載波把整個信道分割成 N 個子信道，即將頻率上等間隔的 N 個子載波信號調(diào)制并相加后同時發(fā)送，實現(xiàn) N 個子信道并行傳輸信息。否則，當信號峰值進入放大器的非線性區(qū)域時，就會使信號產(chǎn)生畸變，產(chǎn)生子載波之間的互調(diào)干擾和帶外輻射，破壞子載波之間的正交性，影響系統(tǒng)性能。如圖 21 所示，在這個例子里，峰均功率比是平均值的 16 倍，其中所有子載波都受到相同數(shù)據(jù)符號的調(diào)制。初步理解了 OFDM 系統(tǒng)，為本論文的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。然而這些方法都有著各自的不足，或者不能很有效地降低信號的 PAPR 值，或者計算復雜度太大，或者頻譜利用率太低等。OFDM 技術(shù)的一大缺陷是：峰值與均值功率比相對較大，比值的增大會降低射頻放大器的功率效率。此外， OFDM 還易于結(jié)合空時分編碼、分集、干擾（包括 ISI 和 ICI）抑制以及智能天線等技術(shù)，最大程度地提高物理層信息傳輸?shù)目煽啃浴?降低 OFDM 系統(tǒng)峰均比的研究現(xiàn)狀自從 20 世紀 80 年代以來，OFDM 已經(jīng)在數(shù)字音頻廣播、數(shù)字視頻廣播、基于 無線本地局域網(wǎng)以及有線電話往上基于現(xiàn)有銅雙絞線的非對稱高比特率數(shù)字用戶線技術(shù)（如 ADSL）中得到應(yīng)用。，這就對它們之間的正交性提出了嚴格的要求。與單載波系統(tǒng)相比，由于多載波調(diào)制系統(tǒng)的輸出是多個子信道信號的疊加，因此如果多個信號的相位一致時，所得到的疊加信號的瞬時功率就會遠遠大于信號的平均功率，導致出現(xiàn)較大的 PeaktoAverage Power Ratio（ PAPR） 。7．因為窄帶干擾只能影響一小部分的子載波，因此 OFDM 系統(tǒng)可以從某種程度上抵抗這種窄帶干擾。5．由于無線信道存在頻率選擇性，不可能所有的子載波都同時處于比較深的衰落情況中，因此可以通過動態(tài)比特分配以及動態(tài)子信道分配的方法，充分利用信噪比較高的子信道，從而提高系統(tǒng)性能。因此無論從用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用需求，還是從移動通信系統(tǒng)自身的要求考慮，都希望物理層支持非對稱高速數(shù)據(jù)傳輸。4．無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般都存在非對稱性，即下行鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要遠遠大于上行鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸量。3．基于 DFT、IDFT 的 OFDM 有快速算法。2．OFDM 系統(tǒng)由于各個子載波之間存在正交性，允許子信道的頻譜相互重疊，因此與常規(guī)的頻分復用系統(tǒng)相比，OFDM 系統(tǒng)可以最大限度的利用頻譜資源。但是 OFDM 存在著一些固有的缺點需要克服，這些缺點的存在將使 OFDM的優(yōu)點無法充分體現(xiàn)出來，同步技術(shù)、抑制 OFDM 的峰均功率比技術(shù)均是 OFDM 的關(guān)鍵技術(shù)之一，對 OFDM 來說具有舉足輕重的影響。OFDM 相對于一般的多載波傳輸?shù)牟煌幨撬试S子載波頻譜部分重疊，只要滿足子載波間互相正交就可以從混迭的子載波上分離出數(shù)據(jù)信息，因而頻譜利用率大大提高，因而它對本來無線資源就十 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 頁 2分匱乏的無線通信來說是一種高效的傳輸技術(shù) [1][2]。而且，它還是一種并行技術(shù)，它能將一個高速的數(shù)據(jù)流分割成許多低速數(shù)據(jù)流的子載波來實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)速率的高速傳輸。正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一種特殊的多載波(MultiCarriers Modulation，MCM)傳輸方案，它具有許多其它無線通信技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性。即使在信道的時延擴展只有幾十到幾百納秒的室內(nèi)環(huán)境中，如果系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率很高，信道的沖擊響應(yīng)(Channel Impulse Response，CIR)仍可擴展到許多碼元，造成嚴重的符號間干擾。但為了實現(xiàn)這一目標，需要克服許多技術(shù)挑戰(zhàn)，例如：無線通信系統(tǒng)在十分惡劣的環(huán)境中，由于多路徑傳播，或當移動終端或其周圍的物體處于運動中時，終端所接收到的信號幅度都會經(jīng)歷很大的起伏變化。關(guān)鍵字：正交頻分復用，峰值平均功率比，部分傳輸序列，迭代翻轉(zhuǎn)法 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 II 頁 The Simulation of the Reduction of PAPR in OFDM system Author：Li Hui Tutor：Huang LiqunAbstractOFDM (orthogonal frequency division multiplexing) is regarded as the core technology of 4G wireless munication system in the future. It transmits information through orthogonal multiple subcarriers. It is also adaptive to highrate data transmission and multimedia data transmission. However, it has high peaktoaverage power ratio (PAPR), which is its inherent disadvantage. OFDM technique is introduced in this paper which used to produce the purpose and significance, and its development today. Focus on analysis of the current used to reduce the PAPR of OFDM signal four ways, namely, the signal predistortion technology, block coding technique, highspeed coding and matrix transformation, it also analyzes the highrate coding method, partial transmit sequence (PTS) and selective mapping (SLM) these two methods. Through its simulation and parison which has been the plexity of PTS is a high PAPR reduced OFDM system, the conclusions of the method. A method of reducing the plexity of PTSm sequence of PTS method is presented in this paper. Through the theoretical analysis and the design of MATLAB simulation of four methods to reduce the advantages and disadvantages of OFDM system, Final analysis of a proposed reduction method of PTSm plex sequence of PTS method. Simulation results show m sequence PTS method can not only reduce the plexity, but also reduce the PAPR system.Key Words: OFDM (orthogonal frequency div