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OFDM系统峰均比抑制技术的仿真研究
摘 要
正交频分复用（OFDM）作为第四代移动通信的核心技术之一，利用相互正交的多个子载波叠加来传输信息，具有较高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，具有很多其它无线传输技术所未有的优点，适合于高速的无线数字传输系统，具有广阔的市场前景。但是，也因此带来了一些问题，例如其固有的高峰值平均功率比问题一直是该技术实用化的一大阻碍。
本论文首先介绍了OFDM技术产生的目的和意义，以及其如今的发展状况。然后分析了OFDM系统的基本原理及其关键技术，重点分析目前用于降低OFDM信号PAPR的四种方法，即信号预畸变技术、编码类技术、概率类技术和矩阵变换法，着重分析了概率类技术中部分传输序列(PTS)和选择性映射(SLM)这两种方法。并通过对这几种方法在MATLAB中仿真和比较，得到了PTS是一种复杂度较高的减小OFDM系统PAPR的方法的结论，为此本文了研究了一种降低PTS复杂度的方法——迭代翻转法。
本设计通过理论分析了降低OFDM系统四种方法的优缺点并用MATLAB仿真进行验证，重点研究了一种降低PTS复杂度的方法——迭代翻转法。通过仿真证明了迭代翻转法不仅能够降低PTS的复杂度，还能减小系统的PAPR。
关键字：正交频分复用，峰值平均功率比，部分传输序列，迭代翻转法
The Simulation of the Reduction of PAPR in OFDM system
Abstract
OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) is regarded as the core technology of 4G wireless communication system in the future. It transmits information through orthogonal multiple sub-carriers. It is also adaptive to high-rate data transmission and multimedia data transmission. However, it has high peak-to-average power ratio (PAPR), which is its inherent disadvantage.
OFDM technique is introduced in this paper which used to produce the purpose and significance, and its development today. Focus on analysis of the current used to reduce the PAPR of OFDM signal four ways, namely, the signal pre-distortion technology, block coding technique, high-speed coding and matrix transformation, it also analyzes the high-rate coding method, partial transmit sequence (PTS) and selective mapping (SLM) these two methods. Through its simulation and comparison which has been the complexity of PTS is a high PAPR reduced OFDM system, the conclusions of the method. A method of reducing the complexity of PTS-m sequence of PTS method is presented in this paper.
Through the theoretical analysis and the design of MATLAB simulation of four methods to reduce the advantages and disadvantages of OFDM system, Final analysis of a proposed reduction method of PTS-m complex sequence of PTS method. Simulation results show m sequence PTS method can not only reduce the complexity, but also reduce the PAPR system.
Key Words: OFDM (orthogonal frequency division multiplexing), PAPR (peak-average power ratio), partial transmit sequence, m-sequence
目 录
1 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 OFDM系统的主要优缺点 2
1.3 降低OFDM系统峰均比的研究现状 3
1.4 本章小结 4
2 OFDM系统的原理及其峰均比的定义 5
2.1 OFDM系统的基本原理 .....................................5
2.2 峰均比（PAPR）的定义 8
2.3 OFDM系统中PAPR的分布 9
2.4 本章小结 ................................................11
3 降低OFDM系统PAPR值的四种方法及其仿真 12
3.1 信号预畸变技术 12
3.1.1 限幅方法 12
3.1.2 压扩变换 13
3.2 编码类技术 14
3.2.1 编码效率 14
3.2.2 格雷互补序列降低PAPR的方法 15
3.3 概率类技术 17
3.4 矩阵变换方法 17
3.4.1 系统模型 17
3.4.2 变换矩阵 18
3.5 本章小结 19
4 概率类技术 21
4.1 选择性映射（SLM） 21
4.1.1 选择性映射简介 21
4.1.2 SLM方法性能分析 22
4.2 部分传输序列（PTS） 23
4.2.1 PTS方法原理 23
4.2.2 子序列分割方法 25
4.2.3 PTS方法性能分析 26
4.3 PTS与SLM的性能比较 28
4.4 本章小结 30
5 一种降低复杂度的PTS方法 31
5.1 系统算法的基本原理 31
5.2 具体算法 31
5.3 本章小结 33
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附 录 37
附录A 英译汉 37
附录B 部分仿真程序源代码 43
