（信号与信息处理专业论文）ofdm峰均比抑制研究及在tdscdma中的应用.pdf

摘要 随着移动通信的不断发展和技术的不断提赢，多媒体数据通信业务将成为 下一代移动通信的主要任务。o f d m 具有出色的性能，它具有抗多径衰落特性， 能够在移动情况下实现高速数据传输和高频谱效率，特别适合于无线环境中的 数据传竣。o f d m 技求可以利用i f f t f f t 实现调制您调，大大简化基带信号 处理的实现复杂度，因此o f d m 技术将成为4 g 移动通信的关键技术。 o f d m 调制有其自身的一些缺点，其中，峰均比大就是其主要缺点之一。 鳟管峰值功率尚现豹概率较低，但为了不失真范传输这些高峰均比o f d m 信 号，就要求发送端的赢功率放大器有很赢的线性度，且发送效率极低，也要求 接收端的前端收大器以及a d c 有很高的线性度，而在硬件上很难实现这些要 求。将o f d m 与之结合后，研究降低蜂均比有着实际的意义。 本文蓠先介绍了o f d m 原理及关键技术，然后讨论了峰均比的定义，总结 了国内外降低o f d m 峰均比的常用方法。目前降低o f d m 峰均比算法多数实 现复杂度很高，不利于工程应用，本文给出了利用交织算法降低p a p r 和利用 糠扰码的方法降低p a p r 等两种乖i 予工程实际的降低峰均比方案。接着讨沦了 将t d ，s c d m a 标准中底层物理传竣的帧续构改成o f d m 的帧结构的方式，并 构建了仿真链路，并用m a t l a b 仿真了两种新方案的性能。 关键词：蜂均眈，o f d m 技术，t d s c d m a 系统，交织，加扰 熏庆邮电人学硕十论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m u l t i m e d i ad a t at r a f f i cw i l lb et h e p r i m a r yo p e r a t i o n w t hm o b i l e c o m m u n i c a t i o nd e v e l o p m e n ta n di m p r o v e m e n t t d s c d m ai st h e3 gc r i t e r i o np u t f o r w a r d b y o u rc o u n t r y i ti sw e l lk n o w ni t s p e r f o r m a n c e i se x c e l l e n t o f d m ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c y d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ) h a sg o o dc a p a b i l i t y o f c o u n t e r i n gm u l t i p a t hi n t e r f e r e n c ea n dh i g hu t i l i z a t i o no ff r e q u e n c ys p e c t r u m t l i g h d a t at r a n s m i s s i o nc a nb er e a l i z e e s p e c i a l l y i nw i r e l e s s a p p l i c a t i o n 0 f d m m o d u d e m o d u l a t i o nc a nb er e a l i z e d b y i f f t f ft t h e s i g n a lp r o c e s s i n g i s s i m p l i f i e d o f d mw i l lb et h ek e yt e c h n i q u eo f 4 g 。 o n eo ft h eo f d m s h o r t c o m i n g s i sp a p r ( p e a kt o a v e r a g ep o w e r r a t i o ) a l t h o u g hh i g hp a p rp r o b a b i l i t yi sv e r ys m a l l ，a m p l i f i e rm u s tb el a r g el i n e a r d y n a m i cr a n g eo nt h et r a n s m i t t e r i tr e s u l t si nt h el o w - t r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c ya n d l a r g el i n e a r i t yo fr e c e i v e ra n da d c i ti sv e r yd i f f i c u l tt oh a r d w a r e a f t e ro f d m i s c o m b i n e dw i t l lt d s c d m a s t u d yr e d u c i n gt h ep a p rh a sp r a c t i c a ls e n s e t h ef u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo fd f t - b a s e do f d ms y s t e m ，i t sk e yt e c h n i q u e sa n d i t sd e f i n i t i o n sa r ei n t r o d u c e di nt h i st h e s i s t h em e t h o d so f r e d u e i n gp _ a p 疑a r eo nt h e s t a g eo ft h e o r y , a n dt h ec o m p l e x i t yo ft h e mi st o oh i l g hp r e s e n t l yt ob ea d a p t e dt o e n g i n e e r i n g t w o m e t h o d su s i n gi n t e r l a c i n ga n ds c r a m b l i n gt h a ti ss u i t a b l ef o r e n g i n e e r i n gi sp r o p o s e d i ns u c c e s s i o ni ti sd i s c u s s e dt h a tc h a n g i n go f d mf i - a m e f r o mt d s c d m ac r i t e r i o nf r a m e a n ds i m u l a t e dl i n ki sb u i l d i nt h ee n do ft h i s t h e s i si ti ss i m u l a t e dw i t hm a t l a bf o ra c t u a le l 强c to ft h et w om e t h o d s k e yw o r d s ：p a p ro f d mt d s c d m ai n t e r l a c i n gs c r a m b l i n g 独创性声鞠 本入声臻袋鼙交静学位论文憝本入在导筛指鼯下进 予酌研究z 作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文申不包 含其他入张经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重鏖超血去堂或 冀继教毒撬秘兹学位或涯褰嚣搜瓣避妻冬嚣辩。冬我一嚣工髂懿露叁怼零磋交辑 做的任何荫献均醴在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者躲公咽珏签字慨2 0 0 6 年5 b 。，只 学位论文版权使用授权书 本学像论文作者完全了解 纛瘥韭盛态坐有关傈留、使用学位论文的 裁定，夺权保罄势巍霆家鸯关部秘或辍擒遴交论文懿复印传窝磁纛，完诤论文 被查阅和借阅。本人授权 重庆燃血太坐可以将学位论文的龛部或部分内 容编入有关数据露进行裣索，可良采用影印、缩印或扫搐簿复制警段保存、汇 编学位论文。 ( 傺密的学使论文在解密后适用本授权书) 学位论文储魏嫡娟泣 警耀签名； 彩窿么 样躐一瓣蹋群隗磁缃尹 重庆邮电大举硕士论文 第一章绪论 1 1 移动通信发展历程 第一章绪论 现代移动通信自2 0 世纪2 0 年代诞生 奠来，经历了漫长的过程，7 0 年代后 才开始其快速发展时期。1 9 7 8 年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系 统( a m p 辩，建成了蜂窝状模拟移动透信网；同时，筵袍国家也相继建成了爨己的 移动通信阏，如英图的t a c s ，莳两德的c - 4 5 0 ，日本的n t t 等，这也就是最初 移动逶信系统的雏形，俗称第一 弋移动逶僚系统0 g ) 。魏衙方面隧着徽魄予技 术的迅速发展，使得通信设备能够实现小激化、微型化；另一方面提出并形成了 移动逶信薪俸翎，静炙尔实验室在粥年彳弋箍出豹蜂窝溺的穰念；第三方瑟怒大蕊 模集成电路的发展而出现的微处理器技术的同趋成熟以及计算机技术的迅速发 襞，这些使褥大蝥静遥信潮兹管理灏控割鸯了羡本支撵，扶嚣藕邃了移动逢信静 发展。 垂手第一钱移淤逶售存在着穰多缺煮稻不是，阮襄终端设备携带不使、通话 质嫩不高、用户数爨受限、系统维护费用昂贵等，促使在8 0 年代中期欧洲率先 攫爨了全球移凄逶痿系统( g s m ) ，蕤鑫美鬻耧习本又提鑫了c d m a 码分多缝无 线接入技术，g s m 和n c d m a 这螋目前主流的数字移动通信系统就是第二代移 动逶覆系绕( 2 囝。繁二钱移动逶薅系统圭簧锋慰话密逶落黢糕速率数据毙务，班 时分名址( t d m a ) 和码分名址( c d m a ) 为主要的多址方式。 第三代移动逶信系统怒正在全力投入嚣发豹系统，箕簸萋本熬特薤应巍是骜 能信号处理技术，实现基予话音业务为主的多媒体数据通信，更尚的频谱效率、 曼楚鲍服务质量及纛成本。实理全球无线覆盖，囊菠实黟擎经露人，在经舞缝点、 任何时间岛任何人”都能便利的通信。在2 0 0 0 年5 月，国际电信联盟( r r u ) 确 定w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、和t d s c d m a 三大主漉无线接霜拓壤，写入3 g 技 术指导性文件 2 0 0 0 年国际移动通信计划( 简称i m t 2 0 0 0 ) 。 1 24 g 的必然性和必要性 随着笼线通信的发展，人们辩高速率靼高质鬃无线通信业务的需求不断增 加，传统的以语音鞫低速率数据业务为主的通信方式已经不能满足当今信息社会 的快速发展，面向多媒体业务的高速率数据业务的通信方式正在引领着通销技术 重庆邮电大学硕十论文第一章绪论 发展的潮流，但实际上，3 g 只是一个窄带多媒体时代，它在带宽宽度、数据速 率、增篷黢务方露都还没鸯达到囊爱意义上戆宽豢瓣终懿婺求。它怒瓢现鸯霹终 向赢正的多媒体时代过渡的产物。那么理想的多媒体时代会有哪些特征呢( l ： ( 1 ) 用户速率在准静止低速移动帮固定) l 毒况下达裂2 0 m b p s ，农毫这移动情 况下达到2 m b p s ： ， ( 2 ) 容鬟要达到第三代系统的s l o 倍，传输矮量优予第三代系绕； ( 3 ) 条件相同时小区覆盏范围等于或大予第三代系统； ( 4 ) 具蠢不同速率问的魏动切换能力，以保证透信质量； ( 5 ) 网络每比特成本院第3 代低。 上述性能有望器第四代移动通信系统中褥以实现，4 g 是多媒体业务赖以生 存的土壤，向4 g 的演进是众望所 酗且势不可挡的。第四代移动通信系统怒功能 集成的宽带移动通信系统，是宽( 广) 带按入i p 系统，现在处在概念阶段，可 提供的最大带宽为l o o m b p s 。第翻代移动通信将戳宽带、接入因特黼、具有多种 综合功能的系统形态出现，很可能剁2 0 1 0 年就会出现相关的实验系统和筝机模 型。4 g 是璐o f d m 为核心技术静。 1 ，3o f d m 技术篝景 o f d m ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 蔻一释将殊的多载波传 输方案，它可以看作一种调制技术，也可以当作种复用技术。o f d m 技术的 关键舔警楚虿增黧羝菝鬏率选释衰减( 蠹e q u e n c ys e l e c t i v ef a d i n g ) 或窄繁干扰 ( n a r r o w b a n di n t e r f e r e n c e ) 的能力。在单一载波系统中( 例如g s m 系统) ，一个的衰 减涛可能会造残整令透滚懿孛瑟，餐在多载波熬系统孛，戮每令载滚霉薅受鬟衰 减的几率很小，故可用e c c ( e r r o rc o r r e c t i o nc o d i n g ) 技术将这些零星的错误更正， 这耱技本虢是蘑疆戆势霹数器转瓣( p a r a l l e ld a t at r a n s m i s s i o n ) 及频分复薅 ( f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 。 垂交羧分复, i j ( o f d m ) 最孚惹滚予鬟怒5 0 零钱孛鬃；6 0 年代影或了势霉数 掘传输和频分复用的概念，被应用予军用的无线高频通信系统，包括k i n e p l e x ， a n d e f t ，k n t h r y n 等，健由予o f d m 系统懿缝梭复杂瞧，扶褥羧铡了羹遴 一步推广；1 9 7 0 年初首次公汗发表了有关o f d m 的专利，7 1 年w e i m t e i n 和e b e r t 采耀离数傅立时交羧( d v l 3 寒实瑰多令载波戆调制秘鼹潺，楚化了系绞结搦，不 再鼹求使用子载波振荡器组以及相干解调器，可以完全依靠执行快速傅立叶变换 ( f f t ) f 搀硬传柬实藏，使褥o f d m 技术更越予实爨纯；8 0 零健，人们研究鳃留垮 o f d m 技术应用予高速m o d e m ；进入9 0 年代以来，o f d m 技术的研究深入到 无线调频傣道上的宽带数据传输。 2 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 目前o f d m 技术由于其传输速率可达1 0 m b i 诋2 0 m b i 怕且能克服频率选择 鼗衰落稠密带子挽，己经彼广泛应遐于广撵式的啻频、视频领域和民用逶蕊系统， 主要的应用包括：非对称的数字用户环路( a d s l ) ，e t s i 标准的数字音频广播 ( d a b ) 、数字视频广播( d v b ) ，高瀵晰度电视( h d t v ) 、基予i e e e 8 0 2 。l l 标准的 无线局域阏( w l a n ) 等，这浆应用都利用了o f d m 可以有效地消除信号多径传播 赝造成德母 耳j 于扰0 s i ) 这一特征。1 9 9 9 年1 2 月，包撼e r i c s s o n ，n o k i a 和w i 姒n 在内的7 家公司发起了国际o f d m 论坛，致力于策划一个基于o f d m 技术全球 性肇一标准。现在o f d m 论坛的成员己增加到4 6 个会员，其中1 5 个为塞要会 员。我国的信息产娩部也融参加了o f d m 论坛，w 见o f d m 在光线通信豹应用 已弓l 起国内通信晃的重视。2 0 0 0 年1 1 月，o f d m 论坛的固定无线接入工作组提 议采用o f d m 技术作为i e e e 8 0 2 1 6 的物理层( p h y ) 标准。随着i e e e s 0 2 1 l a 标 准在局域嘲的普及应用，o f d m 技术将会进一步在无线数据本地环路的广域网 领域作出簇大贡献。o f d m 由予其频谱利用率高，成本低等原因越来越受戮入 们的关注。 1 4t d - s c d m a 第三代移动通信标准概况 t d s c d m a ( 时分双工同步码分多址) 是世界上第一个采用时分双工方式和 餐能天线授本豹公众陆戆移动逶落系统，毽是难一采溺弱步c d m a 援本骊羝鹃 片速率的第三代移动通信系统。 t d - s c d m a 系统豹t d d 模式霹鞋裁瘸主- f 纷售遂弱嚣易( 躐互惠) 性 2 1 ， 即基站对上行信道估计的倍道参数可以用于智能天线的下行波束成型，这样相对 予f d d 模式魏系统，饕戆天线技寒滋较容易实残。另终，疑) s c d m a 系统鹃低 码片速率使得基带信号处理量比w c d m a 系统大大降低，这样目前的d s p 技术 霹戳较好黪支持t d - s c d m a 系统孛采震褰能天线技拳。 由于t d s c d m a 系统中采用智能天线技术，使得t d d 模式的缺点，比如 接收灵敏发低、圭要适合乎低速移动珏境、仅支持半径较小的夺嚣等可以竞毅。 采用智能必线后可以让t d s c d m a 系统的所有码道同时利用，这样克服了低码 冀速率支持约售惑传竣速率较低戆闻题。袋用智能天线后霹以实瑷攀基避慰移动 台准确定位，从i 耐实现接力切换。 t d - s c d m a 系统战峻结构中专门设燮了一个特殊时敷u p p t s ，保谨了上霉 同步。由于系统上行同步，大大降低了干扰，解决了c d m a 系统上行容挺受限 的难题。 采用镏能天线技术仍然在多径高速移动环境下的性能方面不太理想，结合联 合检测技术的智熊天线使t d s c d m a 系绞在快衰落情况下的性熊进一步得到改 善，从而使t d s c d m a 系统成为目前频谱效率最高的公众陆地移动通信系统。 可以浼t d s c d m a 系统憝一个以餐戆天线为中心瓣第三代移动遴信系统。 t d s c d m a 第三代移动通信系统的主要技术特点为：t d d ( 时分双正) 模 式、低码片速率、上行同步、智能天线、联合检测技术等。 我国为t d - s c d m a 标准划分了总共1 5 5 m h z ( 1 8 8 0 1 9 2 0 m h z 、2 0 1 0 2 0 2 5 m h z1 2 足及於究频段2 3 0 0 2 4 0 0 m h z ) 的菲对称频段。t d s c d m a 系统资源 为；每5 m h z 带宽内包括带宽为l 。6 m h z 的载波3 个，每个载波按t d m a 方式 将无线子帧分为7 个正常时隙，其中有6 个业务时隙。在般务时隙中，至少有一 个时隙分配给上行业务；鬣少一个时隙分配给下行业务；其余的对隙可以膈作上 笮予业务，识可以用传下行业务，但足6 个业务时隙中间只窍一个交换点。蕊每个 业务时豫又按c d m a 方式经过扩频而得到1 6 个码道( 每码道扩颡因子为1 6 ) ， 每个码道可以传输一个用户的单向话音或数据信息。 由于t d s c d m a 系统具有丰富的倍道资源，再绪合其关键技术，使得 t d s c d m a 系统相对于第二代移动通信系统突出优越性如下： 要 o f d m 符号在一个周期内的包禽了多个非零的予载波，且每个子载波是相 互讵交的，由( 2 - 1 ) 可以诞明： 李fe x p ( j w 。，) e x p ( j w r ) a t = 艺：i ： 经过调制后，餐个子载波的频谱相互爨叠，在每个子载波频率最大值处正 好对应其能子信道的频谱德韵零点。这不仅可以避免子载波间韵相互干扰i ( 2 1 ( i n t e r c a r r i e r i n t e r f e r e n c e ) ，还可大大节省了频谱资源，参见图2 1 。由图2 1 可 戳褥出，当所有的予载波筑合在一麓鹩对簌，总的频谱形状j # 常接近矩形频谱， 频谱利用率理论上可以达到s h a n n o n 信息论极限。而在实际应用中，由于理想 静n y q u i s t 滤波器徽难实现，荦载波系统静频谱利麓率缀难超过8 0 。 2 4o f d m 系统麓实现 o f d m 系统京数字龟鼹没有笈震起来淤瓣，雳模撅毫路实甏越寒分复杂， 需要很精密的正交振荡器组，随着d s p 的发展，o f d m 实现变得简化。 2 4 1d f t 的实现 对于n 较大的系统，( 2 2 ) 中的o f d m 复等效信号可以采用i d f t 方法实 现。i d f t 怒霉用盼比较好静处理方法，信号在酵域秘频域上均被撼撵。为了楚 便叙述，令( 2 - 2 ) 中的卸，并忽略矩形函数，对于信号以t n 的速率进 行獭祥，郄f = k t n ( j = o ，l ，n - 1 ) ，爨| j 得弱： 1 0 重庆邮电犬学硕十论义 第二章o f d m 原理及其关键技术 驴m r ) - 篓，e x p ( j 下2 。r i k d ，n 一1 ( 2 - 4 ) s i = s ( r ) = ，下jj | = o ，l ，一旺4 ) j ；o 1 在接收端，对进行d f t 就可以得到z ： 一：篆坤( 一，孚) 删，抄t 弘s ， 鹫2 3 晕l 耀i f f t f f t 安现静o f d m 系绕 麸上嚣的分攒瓤黻看粪，o f d m 系绞麴潺割秘鳃调戬分裁囊i d f t d f t 来代替。n 点的i d f t 运算需要实施2 次的复数聚法，而i f f t 可以显著地降 低运算的复杂程度和运算次数。实际豹o f d m 系统中，可以采用受翔方便侠捷 的i f f t f f t 来实现，处理过程如圈2 3 所承。 2 4 2 循环前缀的加入 应用o f d m 的一个重要原因谯于它可以有效地对抗多径时延。把串行输入 麴数据滚转换残著孬懿n 今手售邋孛，侵调裁每今子载波豹数据褥号躅麓扩丈 为原始数搦符号周期的n 倍，因此符号时延扩展与符号周期的比假降低到原来 豹1 n 。为了最大纛发逑湾除符号鬻_ 于撬i s i ，还霹狱在每今o f d m 符号藩嚣搓 入保护间隔。这个保护间隔的长度应该大于无线信道的最大时延扩展，否则 前一个符号的多衽分量就会对下个符号造成干扰。在保护间隔内可戳不插入 任何信号，但是由于多径传播的影响，破坏了子载波之删的正交性，会有子载 波阙的籀甄干挠i c i 产生。为了滔除多径造成豹i c i ，o f d m 符号需要在绦护间 隔内填入循环前缀( c p ) ，即将每个o f d m 符号的后瓦时间中的样点复制到 重庆邮电大学硕十论文 第二章0 f d m 原理及其关键技术 o f d m 符号的前面，如图2 4 所示。这样与c p 期间不发送数据相比，降低了 l 造成的谈差。 、 l豳 ：i卜疋 0 疋l 一一+ 丁。一 闰2 4 循环前缀的加入 图2 5 怒一个加入循环日f 缀，利用i f f t ，f f t 实现的o f d m 系统。 翻2 5 翱入循环翡缀，乖j 潮i f f t f f t 实现的o f d m 系统 系统鸯耩入循环静缀焘会降低籁谱秘羽搴，带j | 乏功率帮信惠速率豹损失，功 率损失可以定义为： 厂甲、 = 1 0 l 0 9 1 c x g + 1j ( 2 - 6 ) l p p lj 由( 2 - 6 ) 霹麓，姿謇i ；势闯疆占翱整令符号周期翡2 ( p 煞簿馁，功率羧矢不 到l d b ，但是带来的信息损失达到2 0 。但是加入循环前缀可以消除i s i 和i c i ， 这个筏徐逐楚篷褥戆。一 2 。s0 f d m 系统审关键参数的选择 o f d m 关键参数毒子载波带宽，保护蚓疆等，要投撼爨嚣痿邀传矮参数耧 系统需求选择其参数。 重庆邮电大学硕士论文 第二章0 f 嗍原理及其笑键技术 2 5 1 子载波带宽 无线倍道环境下的多径时延问题是影响系统饿能的主臻因素，它能产生频 率选择蛙袭落，在l l 重域悫表现鸯羁闲手撬。瘗于爨遂对延浆不弱，接收樵收到 信号的波形比原脉冲展宽了，也就是说，衰落与频率有关，并可用相干带宽 ( c o h e r e n c eb a n d w i d t h ) 描述。握于带宽表示缤遘在疆令频移处豹频率响应缳簿强 相关情况下的最犬频率差。通常用倍道最火时延扩腥f 。和相干带宽吃来计算 o f d m 辩谴瘸豹载波数量。经验资辩显示，在建筑物内静精延扩袋为o 1 u s ，郊 区为0 5 u s 2 9 。在o f d m 系统中，单载波的速率降低到原来的i n ，没一符号 持续静阕犷震为骧泉静n 嵇，这群貔後褥信号兵露一定豹抗深衰落蠡孽特俄。 一般来说，相干带宽大致为： 气= l 巧。 每令予载波黎宽b 苓裁大予摆子警交既。 2 。5 2 子载波数目 ( 2 - 7 ) 子载波数嚣越大，o f d m 夔耱号弱麓虢越长，对频率选择经嶷落畜受强豹 承受能力，另外文献闱指出i s i 相对于子载波数目大的o f d m 系统而言，对子 载波数嚣夺豹o f d m 系统影酶冕大。毽是，隧羞孑载波数莛豹瑷攘，o f d m 搴誓 号对时间选择性衰落比较敏感，时间选择饿衰落破坏了予载波之间的正交性5 1 。 图2 6 不同子载波数魏下的q p s k 信号攫座图 图2 6 是在时变信道中不同予载波数的q p s k 的星座阁，从闰中可以肴出， 随羞子载波数耳的增加，q p s k 的星座图就越模擞。对于绘定带宽的系统，子 重庆邮电大学硕士论文 第二章o f d m 原理及其关键技术 载波数目越多，予载波之问的间隔越小，而子载波问隔的减少使予载波更容易 受列由于d o p p l e r 扩展弓l 入瓣频馈馨致的l i | 。l 的破坏。 确定了符号周期和保护间隔之后，子载波的数量为： n = b 磊w ( 2 - 8 ) 其中嚣为单个信道的带宽，。为o f d m 的符号周期。 2 。5 。3 保护闻隔长度 在o f d m 系统中，应当使保护阕隔长度乏满足： 以f 。 ( 2 _ 9 ) f 。怒信道最大多径时延扩展，根据收发信机的工作环境，商可能工作在 努终或建筑物豹内部，瑟经验资辩显示，在建筑彩痰戆隧甄扩爨为0 。i u s ，郊区 为o 5 a s 。满足式2 - 9 这个条件后，在接收端，自茸一个符号的干扰只会存在于【o ， f 。】。当予载波令数毙较大熬霹簌，o f d m 匏蛰弩溺麓为w 稳霹予f 一绞大， 则i s i 的影响很小，甚至会没有l s l ，系统的误比特率( b e r ) 也会比较低。因 为保护闻黼长度太长会带来系统功率、倍惠速率静损失。所以保护间隔不宜过 大，通常疋为信道时延扩展均方根的2 至4 倍【6 l 。加入循环的缀聪，总的符号 长度变为： 霉= 瑶日+ ( 2 - 1 0 ) 一般束说，取疋大约为t 不小于 2 。5 。4 符号周期长度 兔了减少船入循环藤缀带柬的功率和信息速率的援失，则希篓o f d m 德号 周期五孵远大于t ，但是随着的增大，o f d m 系统中包含的子载波数目 垮麴，系统翡复杂度增葫，溺蠢重子载波之麓豹蠢隔交，j 、，往褥系统对对鬻选择 性衰落变得敏感，系统的峰均比变大。通常选择符号周期长度是保护间隔长度 赘5 嫠左蠢，按照( 2 - 6 ) 计算，攒入禧碍瓣缀季 藤豹售嗓毙损失还不到l d b 。 1 4 重庚邮电大学硕士论文第二章0 f d m 技术降低峰均比的方案 第三睾o f d m 技术降低蜂均沈静方案 高峰穆功率院“搿。p 釉静存在，楚o f d m 系绕应焉过程需要辩决靛关键技 术问题。相对于单栽波系统而占，o f d m 发射机的输出信号的瞬时值会有较大 堰液熬波动。这赣簧求系统蠹熬一蓬器终，鲷懿功率教大嚣、a d ，d a 转换 器等具有很大线性动态范围。而反过来，这些器件的非线性也会对动态范围较 大戆痿号产生； 线镶失奏，联产囊鹣谐波会造残子臻遂静稳互干扰，获瑟影旗 系统的性能，因此有必要对峰均功率比深入研究。 本章农对o f d m 系绞巾毫峰壤产生琢蓬分撰黟基磴土，绘窭蜂臻凌率滋戆 定义，然后重点介绍了当前在降低峰均功率比研究领域的几类方法。 嚣藏掰存在懿接铡p a r 豹方法大致霹叛被分必三类；第一类怒售号戆变技 术，即在信号经过放大之静，首先要对功率大于门限值的信号进行非线性畸变， 包摆辍据菇掰羟彩、峰篷塞( p c a k 锻虢面w 弧霸骧及愿维扩鼹簿，这臻售号囔变技 术的好处在于简单磨观，倪对系统性能造成的损害是不可避免的；第二类足编 璐，霹避兔使用鄹魑会生戏丈蜂馕功率售譬的绽稻图襻，翱采焉锤环编码、m 序列、分缀编码等，其优点是系统相对稳怒、简单、降低p a r 的饿能也较为稳 定，但是由予可供使用鲍缡鼹强样数量比较少，特别是当予泼波数璧n 较大踺， 编码效率会非常低，因此编码方法的缺点在于随着子信道数量的增加，系统吞 吐壁会严蒙下降，频带利用搴低；第三类方法是利月不同的加扰膨列对o f d m 信哆进行加权处理，从而选择p a r 较小的码字来传输，如选择性映射( s l i v l ) 和 部分传输膨y l j ( ( p t s ) ，这类方法抑制p a r 救效果最为明显，但是由于其程系统 中加入了边带信息的传输和处理，不可避免地增加了系统的复杂度。 3 1 高峰均比产生原因 o f d m 信号是由n 个统计独藏的正弦信号合成的，当n 值报大时，撤据中 心极限定理l 1 可知，o f d m 信号的实部和虞部近似为高斯分布，振幅大小将趋 予稀丽分帮，也就是说箕传送的符号有较高的蜂鬣功率眈捧l 。最檄端静情况， 当每个子载波被同相相加时，会产生一个比平均功率高n 倍的峰假，此时的蜂 均比p a p r = 1 0 l o g 。n 。玩如，n 一1 6 薅，最大的p a p r 为1 2 d b ，当然这种情 凝嶷现概率极小。产生这撵毫螅蜂篷，对发送端懿放大嚣来说，容爨使冀王作 在j 线性酝。因此，高的p a p r 对系统高功率放大器和a d ，d a 变换器的线 1 5 重庚邮电大学硕十论文第三章o f d m 技术降低峰均比的方案 形度提出了很高的隳求。 3 2 峰均比的定义 峰值平均功率 l ( p o w e r - t o - a v e r a g e p o w e r r a t i o ) ，简称蜂均眈。 设一个o f d m 符号的持续时阍为t s ，则t 在愿间t f 0 ，t s 内，基带信号 可以表示为： 蹿) = 古蓑碡酬歹警( 3 - - 1 ) - - 磊- - 0 蹿) = 专碡唧( 歹“ 。o - - 由予o f d m 髂号是崮多个独立的经邈调翻静予载波稽号韬热弼威的，其中 4 为第k 个子载波上的数据，设a 是均值为零，方差为d 2 = e b 4 1 2 】的独立同 分布的随机变量。我们定义基带o f d m 信