OFDM移动通信技术 (3)PAPR

OFDM移动通信技术

（第三章OFDM峰均功率比）课件：ofdm_bjtu@163.com，PW:ofdm123456现代通信研究所陈霞SY913，Tel.:87270，Email:xchen@

第三章OFDM峰均功率比3-1OFDMPAPR3-2OFDMPAPR的影响3-3OFDMPAPR的抑制信号包络信号振幅随时间的变化复包络（complexenvelope）（envelope）包络3峰值平均功率比（Peak-to-AveragePowerRatio，PAPR）峰值系数（CrestFactor，CF）信号包络的变化程度4立方量度（Cubic

Metric，CM）放大增益的三次方非线性分量是产生邻道泄漏比的主要原因比PAPR更直接地表征功放效率的降低/功率退化信号包络的变化程度5单载波PAPR例：BPSK信号6OFDMPAPR多个子载波信号叠加使OFDMPAPR可能很大7OFDMPAPR模拟数字8OFDMPAPR统计特性数字9累计分布函数（CumulativeDistributionFunction）互补累计分布函数（ComplementaryCDF）OFDMPAPR的统计特性11第三章OFDM峰均功率比3-1OFDMPAPR3-2OFDMPAPR的影响对实现系统的要求不能满足时的问题12OFDM收发机：基带和射频子系统13①基带字长（word-length）数字信号路径上所有器件精度/量化噪声线性动态范围D/A和A/D非线性失真14②射频功率放大器（PowerAmplifier）由输入交流信号控制，把电源直流功率转换成交流功率15分类A类、B类、C类转换效率非线性失真AM/AMAM/PM交叉调制功率放大器16“强制”线性：A类高PAPR的要求大线性动态范围小线性动态范围的问题带内：失真、交调带外：辐射OFDM和PA→ICI17功率回退简单、易实现成本增加浪费电源功率移动终端电池寿命非常大的信号出现概率很小18第三章OFDM峰均功率比3-1OFDMPAPR3-2OFDMPAPR的影响3-3OFDMPAPR的抑制PAPRreductionswitchingnullsubcarriersanddata-subcarriersnull/virtual/unused/unmodulatedsubcarriersmaybeusedsimultaneouslywithanyconstellation-modifyingPAPR-reductionscheme,suchasactiveconstellationextension,constellationshaping,partialtransmitsequences(PTS),selectivemapping(SLM),toneinjection,trellisshaping.1920①预失真原理提前对功率大于门限的信号进行（非线性）畸变类型限幅/削波压扩变换21限幅（Clipping）不可逆的非线性失真带内：破坏子载波正交性带外：辐射干扰22压扩变换原理大信号压缩小信号扩张优点减小PAPR小信号抗干扰能力增强23例24不同压扩系数25变换和逆变换26②编码类原理限制传输信号集合避免传输峰值功率大的码字27例：BPSK调制，N=4284载波信号

所有可能码字的包络功率d0d1d2d30-1-1-1-111-1-1-12-11-1-1311-1-14-1-11-151-11-16-111-17111-18-1-1-1191-1-1110-11-111111-1112-1-111131-11114-1111151111峰值包络功率（PEP）d0d1d2d30-1-1-1-111-1-1-12-11-1-1311-1-14-1-11-151-11-16-111-17111-18-1-1-1191-1-1110-11-111111-1112-1-111131-11114-1111151111PEP(W)PAPR(dB)16.006.027.072.487.072.489.453.737.072.4816.006.029.453.737.072.487.072.489.453.7316.006.027.072.489.453.737.072.487.072.4816.006.02PEP(W)PAPR(dB)16.006.027.072.487.072.489.453.737.072.4816.006.029.453.737.072.487.072.489.453.7316.006.027.072.489.453.737.072.487.072.4816.006.02PEP(W)PAPR(dB)16.006.027.072.487.072.489.453.737.072.4816.006.029.453.737.072.487.072.489.453.7316.006.027.072.489.453.737.072.487.072.4816.006.0229实现结构d0d1d2d31-1-1-1-11-1-1-1-11-1111-1-1-1-1111-111-111-1111d0d1d2c0c1c2c31-1-1-1-11-1-1-1-11-1111-1-1-1-1111-111-111-111130四载波3/4编码和三载波信号的包络功率PAPR4,pre=6.02dBPAPR4,post=2.48dBPAPR3=4.77dB31编码类方法的优点优点非线性失真减小有些编码方式能提供一定的差错保护缺点降低传输效率过于侧重PAPR性能，码组不一定具备数学关系只适用于子载波数目较小且星座图尺寸较小的情况和缺点32③概率类原理——通过线性变换改变信号，减少甚至避免大峰值选择性映射（SeLectedMapping，SLM）部分传输序列（PartialTransmitSequences，PTS）33用Q个统计独立的向量表示相同的信息，选择其中时域符号具有最小PAPR值的一路用于传输选择性映射（SLM）降低实现复杂度34部分传输序列（PTS）将待传输数据分组每组进行N点IFFT得时域信号每支路与一个独立的旋转因子相乘（选择的旋转因子组合使OFDM信号PAPR最小）35部分传输序列（PTS）36分组方法分组数目PAPR性能随组数增大而改善因子取值范围方法性能相邻最差交织中随机最好影响PTS性能的因素37概率类方法的优点和缺点优点非线性失真减小（与预失真方法相比）是线性变换（与编码方法相比）资源效率较高缺点复杂度高38小结3-1