OFDM原理及其降低PAPR技术综述 - Broadband .pptVIP

OFDM原理及其降低PAPR技术综述 西安电子科技大学通信工程学院 王平 下一代移动通信系统性能方面的要求 用户速率在准静止（低速移动和固定）情况下达20Mbit/s，在高速移动情况下达2Mbit/s； 容量要达到第三代系统的5～10倍，传输质量相当于甚至优于第三代系统； 条件相同时小区覆盖范围等于或大于第三代系统； 具有不同速率间的自动切换能力，以保证通信质量； 网络的每比特成本要比第三代低； OFDM的基本原理 Orthogonal Frequency Division Multiplexing 特殊的多载波调制技术 载波间的正交性——提高频谱利用率；抗窄带干扰和多径衰落 ODFM技术的主要思想 将原始信道划分为等间隔的多个正交子信道，每个子信道使用不同的载波进行调制，在每个子信道上进行窄带调制和传输，信号带宽小于信道的相关带宽。 OFDM系统使各个载波频谱相互重叠但保持正交，大大提高了频谱利用率。 OFDM的基本原理（1） OFDM的基本原理（2） OFDM传输系统的基本原理图 OFDM技术的主要优点 OFDM可以抵抗多径引起的频率选择性衰落； 可以有效的克服码间串扰（ISI），降低系统对均衡技术的要求； 可以选用基于IFFT/FFT的OFDM实现方法； 信道利用率很高。 OFDM技术的主要缺点 易受频率偏差的影响使得OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，从而导致子信道间的信号相互干扰（ICI）； 存在较高的峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）。 降低OFDM峰均功率比技术 原因：要传输的信息序列的一致性较大。 降低OFDM峰均功率比的方法 信号扰码 信号畸变 信号扰码方法 优化相位组合：优化子信道的相位。 编码：发送端只发送低PAPR的OFDM信号， 通过使用块编码来摈弃高PAPR信号。增加系统发送端和接收端的复杂性并降低系统SNR为代价。 局部映射：对同样的发送信息序列产生N个随机而独立的OFDM帧，然后发送PAPR最低的帧。一个OFDM符号与N个随机向量相乘后从中选出PAPR 最低的发送，同时随机向量也要作为边信息被发送，牺牲了部分发送带宽。 信号扰码方法（续） 局部扰码：采用特殊的选择函数(Selection Function，SF)来选出PAPR值最低的OFDM信号进行发送。 部分发送序列：信号在发送端的傅立叶变换前被分割成M个独立的子块，每一个子块单独进行傅立叶变换，然后各子块再进行相位反转，经过优化后各子块组合成PAPR较低的OFDM信号发送。 信号畸变方法 中心思想：降低OFDM信号中功率大于一定门限值的采样信号幅度， 同时最大限度地抑制信号噪声干扰。 限幅和峰值窗、加权多载波调制、载波抑制峰值、用扩展技术降低PAPR以及预畸变和畸变补偿。 信号畸变方法（续） 限幅和峰值窗：让原OFDM信号通过一个矩形窗函数，这个窗的幅度是希望的信号最大幅值。 加权多载波调制：这种畸变技术是在Fourier变换前用Gaussian或者Hamming窗函数加权输入信号来降低PAPR。 载波抑制峰值：是当OFDM 信号的峰值功率出现时，产生另一个相位与此信号相反的载波信号来抑制和抵消峰值，通常建议使用不用的频段作为这个载波的频率。 信号畸变方法（续） 用扩展技术降低PAPR：提升信号的低幅度值而保持其峰值幅度， 以此来提升OFDM信号的平均功率，从而达到降低PAPR的目的。 预畸变和畸变补偿：预畸变是在发送端对未进入放大器的信号进行与放大器畸变特性相反的预畸变，以减少信号在通过放大器后的畸变。畸变补偿技术是在OFDM系统的接收端加一个补偿器用于补偿和修正被畸变的信号。 结语 OFDM以其显著的优点被普遍认为是第四代移动通信系统必不可少的技术。高峰均功率比PAPR是这一技术的主要缺点，本文在介绍其基本原理和优缺点的基础上，综述了目前降低OFDM PAPR的主要方法。这些方法将会对OFDM技术的进一步实用化起到一定的借鉴作用。 * * OFDM信号频谱图 *