OFDM峰均功率比抑制算法仿真报告

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1、OFDM峰均功率比抑制算法仿真报告1、仿真要求基于编码方法和SLM方法的OFDM信号峰平功率比抑制算法的仿真比较分析。2、峰均功率比仿真由于一般的发信机功率放大器都不是线性的，而且其动态范围有限，所以当系统输出的信号变化范围较大时，会产生非线性失真，产生谐波，造成较明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸变，导致整个系统性能下降。在单载波系统中，这一问题尚还不明显，但是，在OFDM这种多载波系统中，由于每个符号是由多个独立的经过调制的子载波信号叠加而成的，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率（PeakPower）：假如这N个

2、信号恰好均以峰值点相加时，该峰值功率将是平均功率的N倍。为此，需要引入峰值平均功率比定义，以此来描述这一问题可能带来的性能影响。2.1峰均功率比定义峰均功率比(peak-to-averagepowerratio,PAPR)顾名思义，即峰值功率与平均功率的比值。对于一个时域信号，PAR可以被定义为：（1）其中为求数学期望。对于包含N个子信道的OFDM系统来说，在一个符号间隔T内，经IFFT后输出的时域信号为：（2）信号功率为：（3）对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信道都以相同的相位求和时，所得到的信号的峰值功率

3、就是平均功率的N倍，因而可认为基带信号的峰均比为PAPR=10log10N，例如当N=4时，PAP=6dB，当N=256时，PAPR=24dB。2.2峰均功率比仿真可以采用两种方法进行仿真，一种是时域采样法，另一种是IFFT变换法。2.2.1时域采样法时域法即直接根据(2)式得到时域波形，再求PAPR。假设子载波数为4，调制方式为BPSK，共输入16个4比特码组，对应的十进制数为0-15。用(2)式画出的信号波形，每个符号采样次数分别为4、16、32，包络功率与PAPR如图1、2、3所示。10图1.4bit码字OFDM符号

4、包络功率与PAPR(时域采样4次/符号)图2.4bit码字OFDM符号包络功率与PAPR(时域采样16次/符号)10图3.4bit码字OFDM符号包络功率值(时域采样32次/符号)由图可以看出，时域采样次数太低时对信号的分辨率不高，不易发现时域信号的峰值，但采样次数太高对分辨率的影响不大。仿真环境：Matlab6.5代码文件：tds_PAPR.m使用方法：修改采样数M=4、16、32，执行后分别输出如图1-3的仿真结果。2.2.2IFFT变换法根据(2)式，若对以的周期进行采样，即令，可以得到：（4）可以看到时域信号等效为

5、对频域信号进行IDFT运算。在实际应用中，可以采用运算速度更快的IFFT来实现。对于一个OFDM符号进行N点IFFT运算将所得到的N个时域输出样值。当子载波为4时，即N=4，则输出4个时域样值，相当于每符号4次采样，从2.2.1节讨论我们看到，这样的采样速率不能很好的反映信号真实特征，因此要采用过采样。参考文献[1]2.3.2节对过采样问题及处理方法进行了深入讨论。假设子载波数为4，调制方式为BPSK，共输入16个4比特码组，对应的十进制数为0-15，过采样倍数分别设为1、4、8倍，每符号包络功率和PAPR仿真结果如图4、

6、5、6所示。10图4.4bit码字OFDM符号包络功率与PAPR(IFFT1倍过采样)图5.4bit码字OFDM符号包络功率与PAPR(IFFT4倍过采样)10图6.4bit码字OFDM符号包络功率与PAPR(IFFT8倍过采样)从图中可以看出，PAPR图与时域采样法是一致的，但是包络功率要小很多，以峰值样点为例，有下表关系：表1过采样倍数与IFFT信号幅度关系图过采样倍数IFFT点数时域样点数时域峰值包络功率时域峰值模值414×14×111544×44×40.06250.25684×84×80.0156250.125可以

7、看到做N×M点IFFT计算结果的模值是N点IFFT计算结果模值的M分之一倍。仿真环境：Matlab6.5代码文件：IFFT_PAPR.m使用方法：修改过采样因子M=1、4、8，执行后分别输出如图4-6的仿真结果。3、PAPR抑制算法仿真抑制PAPR的方法主要有信号限幅类技术、编码类技术和概率类技术。3.1编码方法3.1.13b4b编码仿真根据上一节的仿真结果，我们可以将每个码字对应的PAPR列表如下。表24bit码字OFDM符号PAPR码字b1b2b3b4PAPR(dB)000006.0206110002.32262010

8、02.322610311003.7298400102.3226510106.0206601103.7298711102.3226800012.3226910013.72981001016.02061111012.32261200113.72981310112.32261401112.3226151111