峰均比对发射机很重要

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1、一种降低OFDM峰均比的解决方法作者1李万臣哈尔滨工程大学信息与通信工程学院作者2谷志刚空军大连通信士官学校摘要：本文分析了OFDM系统出现过高的峰均功率比的原因和PAPR对系统通信质量的损害；概括了经典的几种抑制峰均功率比的思路；提出一种有效的抑制峰均功率比的方法，给出了仿真结果并进行分析。关键词：峰均比，正交频分复用，差分回归AschemeforsolvingthePeak-to-averagePowerRatioinOFDMAbstract：Thispapergivestheprincipleofpeak-to-averagepowerrati

2、o(PARA)andthedamageofthePARAtotheOFDMsystems;alsosummarizestheclassicalPARAreductionschemes.Thenanewschemeisproposed.Thesimulationresultisgivenandanalysed.Keywords：peak-to-averagepowerratio，OFDM，differentregression1.前言由于对频率选择性衰落的强抵抗能力以及高频谱利用率等原因，无线多载波通信技术（正交频分复用）在宽带通信系统中得到越来越广泛

3、的应用。但正交频分复用系统的一个主要缺点是高峰均功率比。系统输出符号功率的过大变化范围，要求系统中的功率放大器、数/模转换器和模/数转换器等部件有足够大的动态范围，这将导致这些部件的低效率；一旦这些部件的动态范围不能达到要求，会引起削波失真，系统通信质量下降。因此，在实际的系统中，峰均功率比的抑制是必不可少的任务。2.峰均功率比介绍与单载波通信系统相比，由于OFDM符号由多个独立的经过调制的子载波信号叠加而成的，合成的信号有可能产生大的峰值功率（PeakPower），带来较大的峰值平均功率比（PeaktoAveragePowerRatio），简称峰均

4、功率比（PAPR/PAR）。OFDM系统时域基带模拟符号定义为[1]：（1）式中A为子载波幅度，是OFDM系统的载波频率间隔，T是（未包含符号前缀CP的）符号周期，当时各子载波是正交的，N是子载波数目。峰均功率比（PAPR）数学定义式为：（2）图1给出了某个OFDM符号（基带）实例的时域幅度波形。该符号取自IEEE802.11a无线局域网（WLAN）系统[2]，横坐标是采样周期（采样频率是20MHz），纵坐标是能量归一化的幅度数值，即波形能量进行了归一化处理，平均功率为1。从图中结果看，在一个周期的80个采样周期内（包括64个采样周期的IFFT周期和

5、16个采样周期的循环前缀），基带符号波形的幅度波动剧烈。符号内最大幅度等于2.4735，即峰均功率比7.8662dB。对于含有N个子信道的OFDM系统来说，当所有子信道的调制信号以相同的相位求和时，所得到的信号的峰值功率就会是平均功率的N倍，基带信号的峰均功率比，例如时，，当然这是非常极端的情况，系统内峰均功率比通常不会达到这个数值。6由于一般的功率放大器件都不是线性的，而且动态范围也有限，当OFDM系统内这种范围较大的信号通过非线性部件（例如放大器的非线性区域）时，信号会产生非线性失真，产生谐波，造成较明显的频谱扩展以及带内信号畸变，导致整个系统性

6、能下降，同时会增加A/D和D/A转换器的复杂度，降低准确性，文献中给出了AM/AM放大器的数学模型[3]：（3）在现有的放大器中，的取值范围一般介于2到3之间。对于较大的，可以近似看作限幅器，即只要小于最大输出值，线性放大；一旦超过最大输出门限值，对该峰值信号限幅。图1OFDM符号（基带）实例的时域幅度波形PAPR较大是OFDM系统面临的一个重要问题，必须要考虑减少大峰值功率出现的概率，避免非线性失真的出现。克服这一问题最传统的方法是采用大动态范围的线性放大器，或者对于非线性放大器的工作点进行补偿，缺点是功率放大器的效率会大大降低，绝大部分能量转化为

7、热能浪费掉，这一点在移动设备中是绝对不允许的。3.常用的峰均功率比抑制方法目前提出的抑制峰均功率比的方法大致可以分为三类。第一类是信号预畸变技术：在信号放大之前，先对功率值大于门限的信号进行非线性畸变，包括限幅、峰值加窗[4]和峰值消除[5][6]等操作，好处是直观、简单，但信号畸变对系统性能造成的损害是不可避免的，首先对系统造成自身干扰，导致系统的BER性能恶化；其次，非线性畸变会引起带外辐射功率的增加，实际上限幅操作可以认为是OFDM采用符号与矩形窗函数相乘，如果OFDM信号的幅值小于门限值，则矩形窗函数的幅值为1；如果信号幅值需要被限幅，该创函

8、数的幅值应该小于1，根据时域相乘等效于频域卷积的原理，经过限幅的OFDM符号的频谱等同原始的OFDM符号频谱