1、本科毕业设计（20届）OFDM系统中利用概率类技术抑制PAPR算法的MATLAB实现和应用所在学院专业班级通信工程学生姓名学号指导教师职称完成日期年月1摘要【摘要】本文介绍了基于降低OFDM系统中峰均功率比的两种概率类方法及其算法，并借助MATLAB软件对其进行编程仿真与验证。OFDM是一种多载波调制技术，其特有的调制特性决定了它有较高的峰均功率比。高峰均功率比信号会对实际放大器提出很高的线性要求，因此它是限制OFDM技术实用化的主要障碍。本文总结了运用概率类技术降低OPDM峰均功率比的方法，包括选择映射SLM，部分传输序列（PTS）。选择映射是一种无失真降低信号峰均功率比的有效方法，而部分传
2、输序列方法通过分割信号并选择合适的相位旋转因子序列以降低每个子块的峰均功率比，从而达到降低整个信号高峰均功率比出现的概率。本文对这两种方法进行具体详细的分析整理，最后通过MATLAB软件编程实现了SLM和PTS算法，并且通过改变各种参数值，探究了在不同参数下，SLM和PTS算法对OFDM系统的改善性能。【关键词】正交频分复用；选择映射；部分传输序列；MATLAB2ABSTRACT【ABSTRACT】THISPAPERINTRODUCESTWOIMPORTANTPAPRPEAKTOAVERAGEPOWERRATIOREDUCTIONTECHNIQUES,PARTIALTRANSMITSEQUEN
3、CEPTSANDSELECTIVEMAPPINGSLMANDTHEIRMATLABREALIZATIONALGORITHMFOROFDMSYSTEMORTHOGONALFREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXINGOFDMISAPROMISINGTRANSMISSIONSCHEMEFORBROADBANDWIRELESSCOMMUNICATIONSMULTIPLECARRIERMODULATIONUSEDINOFDMSYSTEMWILLGENERATEHIGHPAPRSIGNAL,INTURNITREQUIRESHIGHLINEARPOWERAMPLIFIER,WHICHISANO
4、THERDIFFICULTPROBLEMTHISPAPERPRESENTSASIMPLIFIEDVERSIONOFPARTIALTRANSMITSEQUENCESPTSSLMISANEFFECTIVEWAYTOREDUCEPAPRWITHNODISTORTION,ANDPTSISAWAYTOREDUCEPAPRBYSELECTINGTHERIGHTPHASEROTATIONMATLABSIMULATIONRESULTSHOWSTHATBOTHPTSANDSLMCANREDUCEPAPREXCELLENTLYOPTIMALPARAMETERSFORPTSANDSLMAREEXPLOREDTOIM
5、PROVEPERFORMANCEOFOFDMSYSTEMS【KEYWORDS】OFDMSLMPTSMATLAB3目录第一章引言411绪论412本论文的主要工作安排5第二章OFDM系统分析621OFDM系统原理622OFDM系统优势与不足7221优势7222缺陷823OFDM系统中的PAPR基本概念及其影响824降低PAPR的方法概述9241信号畸变技术9242信号扰码技术概率类技术9243编码技术10244小结10第三章MATLAB软件简介1131MATLAB的工作环境1132MATLAB的绘图功能以及基本绘图命令1133MATLAB的帮助12第四章概率类技术降低PAPR原理及设计1441选择
6、映射法SLM14411选择映射法原理14412选择映射法算法MATLAB编程代码简介14413选择映射法SLM性能仿真1642部分传输序列法PTS18421部分传输序列法原理18422部分传输序列MATLAB编程代码简介20422部分传输序列法（PTS）性能仿真2143小结25第五章总结274第一章引言11绪论无线通信已经占据了人们日常生活的各个角落，并且正朝着宽带化、IPINTERNETPROTOCOL网络互联协议化、迅猛发展。而最早被推出的是基于IEEE80211标准系列的无线局域网技术，现已逐步地走向成熟并用于商用，为了推动与保证基于IEEE80216系列标准的宽带无线设备的兼容性和互操
7、作性，INTEL、富士通和诺基亚等公司于2001年共同成立了非营利性工业贸易联盟WIMAXWORLDWIDEINTEROPERABILITYFORMICROWAVEACCESS全球微波接入互操作论坛，从此WIMAX就成为了IEEE80216系列标准技术的代名词1。与其他的无线通信技术相比较，WIMAX的优势主要体现在完善的QOS服务质量机制、传输速率高，覆盖范围大；较高的数据安全性；基于全IP的网络架构；开销及投资风险小；部署灵活，配置伸缩性强，可平滑升级等等2。随着因特网与无线通信的迅猛发展，和科学技术的发展，未来的无线通信系统的方向发展必然是移动化、宽带化和全IP化相结合的通信系统。最早成
8、为一项宽带无线接入技术被推出的WIMAX系统，在被人们定为3G标准之后，正逐渐完善。可以猜想的是，WIMAX系将成为无线领域中的王者，并普及人们生活的各个角落。WIMAX的关键技术OFDMORTHOGONALFREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXING正交频分复用，它的基本思想在信道的有效带宽内分割出多个子载波，并且这些子载波是相互正交的，信息流可以在每个被划分出来的子载波上分别进行互不干扰地传输。因此实现了将高速串行数据流实现向低速信息流的转变。OFDM是由传统的频分复用FDMFREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXING技术演变而来，关键的区别在于OFDM不是传统
9、的带通滤波器来实现子载波之间的分割而是通过DFT离散傅立叶变换和IDFT离散傅立叶逆变换实现子载波之间的分割3。各子载波可以部分重叠，却仍然能够保持正交性，所以大大地提升了系统的频谱带宽利用率。另外，数据的低速并行传输也提升了OFDM系统抵抗多径干扰和频率选择性衰落的能力。但是，OFDM也有不足之处，主要表现在对定时与频率偏移较为敏感和高峰均功率比PAPRPEAKTOAVERAGEPOWERRATIO。具有较高峰均比的信号要求发射机功率放大器必须有较大的线性范围，否则信号就会出现严重的非线性失真，功放的功率利用率也会因此急剧下降，最终严重影响OFDM系统的性能，此它已经成为限制OFDM技术实用
10、化的主要障碍3。为了解决以上问题本文提出了利用概率类技术抑制PAPR的方法选择映射SLM方法和部分传输序列PTS，并对针对SLM和PTS的改进进行了介绍。选择映射SLMSELECTEDMAPPING方法就是首先复制出N个代表相同发送信息序列的OFDM信号，再与N个随机向量相点乘，然后进行IFFT，产生N个相对独立并且PAPR值不同的OFDM信号，最后选择其中PAPR最低的OFDM信号进行发送，但SLM方法也有缺陷，因为此时N个随机向量便作为边带信息也被发送，在优化系统降低PAPR的同时也产生了一些累赘，因此它必然会牺牲一些发送5带宽。这里要进行N次IFFT，就需要N个IFFT模块，因此也大大增
11、加了系统的复杂度47。部分传输序列PTSPARTIALTRANSMITSEQUENCE是建立在SLM方法的基础并稍加修改而发展起来的，部分传输序列具体过程首先将发送信息序列分割成V个独立的分块，对每一个分块单独进行IFFT，然后各个分块再利用辅助信息进行相位变换，经过优化后各分组组合成峰均功率比较低的OFDM信号发送，与此同时V个辅助信息便作为边信息被传输8。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，本文通过借助MATLAB软件对降低PAPR的概率类方法进行研究，这些方法将会对OFDM技术的实用化起到一定的借鉴作用。12本论文
12、的主要工作安排第一章、简单介绍课题背景、本课题研究目的。第二章、简单介绍OFDM系统的原理，以及PAPR德概念和降低PAPR方法的概述。第三章、对使用的软件MATLAB进行简单介绍。第四章、具体分析用概率类技术降低PAPR的原理，并用MATLAB完成相关算法实现和仿真，然后对改变其中的参数进行比较分析，最后对结果进行分析和总结。6第二章OFDM系统分析21OFDM系统原理未来的无线多媒体业务既要求数据传输速率较高，同时又要求保证传输的质量。所以这就要求我们所采用的调制解调技术既要又较高的信源速率，又要有较长的码元周期。正交频分复用技术是一种多载波调制技术，通常可以被看作一种调制技术，有时也被当
13、作一种复用技术。多载波传输把数据流分解乘诺干个子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用低比特率形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系；正交频分复用是多载波调制的一种特例，它的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还可以大大提高频谱利用率，选择OFDM的主要一个原因在于该系统能够很好地对抗频率选择性衰落和窄带干扰；在单载波系统中，一次衰落或者干扰会导致整个链路失效，但是在多载波系统中，某一时刻只会有少部分的子信道受到深衰落的影响9。OFDM技术的核心思想是在给定的信道频域内划分出许多相互正交的
14、子信道，各个子信道上都采用一个子载波进行调制，这样数据便可在各个子子载波上并行传输。而在正交频分复用系统中各个子信道的频谱相互重叠，它们的载波相互正交，如此一来不仅减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱带宽的利用率。假设具有N个正交子载波的OFDM系统，其基带子载波可表示为TKFJETK221式中，KF为第K个子载波的频率。调制N个并行数据后的OFDM符号，可表示为NTTTXNTSKNKK011022式中，XK为第K个子载波上调制的复信号，T为系统采样间隔，一般在无过采样的情况下，T1/B,B为系统带宽，NT为OFDM符号长度；子载波频率KF为子载波间隔NTNB1的整数倍，有KFK/（NT
15、），这样便使得子载波TK在OHELPHELP回车后，命令窗口中就会出现与帮助主题“HELP”有关的内容。2、DEMO命令DEMO命令对初学者非常有用，它提供了大量演示实例来说明MATLAB的函数和工具箱的使用。为了利用DEMO的帮助，只须直接在命令窗口中输入DEMO回车后，将出现MATALBDEMO的演示窗口，如图32所示图32DEMO演示界面窗口中有三个列表框，左边列表是总的结构，右边列表是对选择需要演示的类别的简单介绍。选择确定后，就可以进入演示程序的运行，这些演示大多是可交互的，用户可以根据需要进行具体13的选择和设置，具体操作根据提示不难把握。14第四章概率类技术降低PAPR原理及设计
16、41选择映射法SLM411选择映射法原理选择映射法的基本思想是产生包含相同信息且相互独立的N个OFDM帧，然后利用多个随机且独立的加扰序列对N个OFDM帧进行点乘，对N帧信息IFFT后选出时域信号Y中有最小PAPR的一帧进行发送，选择映射法的关键是如何产生代表相同信息的多个OFDM帧15。定义N个随即独立的相位序列1,0,10NNPPPNKNN41式中NJNKKEP旋转因子，也称加权系数，K0,K1。NK在0,2内均匀分布。再利用随即相位序列与输入的OFDM帧信号向量进行点乘得到IFFT前输入的OFDM帧向量，如下1,1,0,1100110NNPXPXXXXXNKKNNKNNN42进过IFFT
17、之后得到1,1,0,110NNXXXXNKNNN43在给定的PAPR门限的条件下，从V个时域信号序列NX中选择最小的PAPR的OFDM帧信号即可传输。从上面可以看到，选择映射法（SLM）在理论沈阳是能够减小高PAPR出现的概率，可以在无失真的条件下降低OFDM信号的PAPR值，并且不受到调制方式和载波的限制，可以说是一种非常理想的方法。其原理图如下。星座映射输入数据分割串并转换N点IFFT选择PAPR最小的一组OFDM序列进行传输N点IFFTN点IFFTN点IFFT0NX1NX2UNX1UNX发送图41SLM原理图412选择映射法算法MATLAB编程代码简介根据图41，我们可以清楚的明白SLM
18、整个构架和原理，但是具体到程序，还是要分块的进行介绍。首先在程序中，用一串随机产生的二进制序列来作为输入，这里我用到了RANDINT函数来产生随机数，并结合开始初始化定义时的QPSK_SET11JJ，完成了系统从输入到星座映射的过程。然后，我用了REPMAT函数来完成对信号的复制，并与同样用RANDINT函数产生的随机相位点乘，15再通过IFFT函数得到时域函数，通过给定公式得到PAPR值，通过比较得到最小PAPR值记录到数组中。最后，为了得到CCDF曲线图，我利用FOR循环，并借助一个变量M对超过门限值的信号进行计数，得到的值除于帧数，便得到了大于某个PAPR门限值的信号的概率分布，即CCD
19、F曲线。总得来说，程序也是直观地体现了图41的整个过程与步骤。下面对所用的函数进行简单介绍，并引出核心程序。1RANDINT函数RANDINT函数在MATLAB中是用来产生基质均匀分布的随机整数。而最后加“1”是因为MATLAB矩阵中都是从1开始计数的。例OUTRANDINTM,N,RANGE生成的是M,N矩阵的随机整数，RANGE的范围可以是标量或向量。标量为正时，取值为0，RANGE1，为负时，取值为RANGE1,0。向量取值为RANG1,RANGE2。下面是程序中引用RANDINT函数的部分代码INDEX1,RANDINT1,K,LENGTHQPSK_SET1产生随机信号INDEX2N,
20、RANDINTN1,K,LENGTHPHASE_SET1产生随机序列X1,QPSK_SETINDEX1,随机信号进行QPSK调制PHASE_ROTPHASE_SETINDEX2N,利用随机序列产生随机相位序列因为QPSK_SET1,1,J,J,PHASE_SET1,1所以INDEX1,所存放的数是1到4的随机数；INDEX2N,存放的是1到2的随机数。通过QPSK调制后，X1,存放的就是在1,1,J,J四个数内随机产生的数，并作为原始信号；而PHASE_ROT存放的便是在1,1两个数内随机产生的数。整个过程便实现了对原信号的QPSK调制和随机相位的产生。2REPMAT函数REPMAT函数在MA
21、TLAB中是用来实现对矩阵的复制功能。格式BREPMATA,M,N将矩阵A复制MN块，即B由MN块A平铺而成。下面是程序中引用REPMAT的部分代码X2N,REPMATX1,N1,1PHASE_ROT随机相位序列与调制后的信号相点乘REPMATX1,N1,1实现了对原始信号的复制，最后X2N,存放的便是与随机相位相点乘后的信号。3IFFT函数MATLAB中，可以直接调用IFFT函数。16格式IFFTX,N,DIM1当X是一个向量时，返回对X的离散傅里叶逆变换；2当X是一个矩阵时，返回一个矩阵，按列（行）对X求傅里叶逆变换。DIM1，即按列求解；DIM2，即按行求解。程序中引用IFFT函数的代码
22、XIFFTX,2IFFT调制413选择映射法SLM性能仿真为了探究选择映射法SLM算法对OFDM系统中PAPR性能的改善，以及各种参数对其的影响，我借助MATLAB软件对选择映射法SLM算法进行实现和仿真。这里的参数包括子载波数K和信号复制数N。为了简化计算，随机相位取1,1VNP，仿真信号的帧数为5000帧。最后用CCDFCOMPLEMENTARYCUMULATIVEDISTRIBUTIONFUNCTION互补累积分布函数）曲线来描述大于某个门限PAPR时的概率。首先对SLM是否能降低PAPR值的概率进行验证，以及不同子信道数N对其性能的影响进行探究。结果如图42所示。02468101200
23、102030405060708091PAPRDBCCDFPRPAPRPAPR0N2,4,6,8ORIGNALSLMN2SLMN4SLMN6SLMN8图42不同N值SLM算法PAPR的CCDF曲线图42中显示选择映射法SLM能够有效的减小OFDM系统的PAPR值，而且随着N的增加PAPR性能改善的越明显。但为了更加清楚的了解N与PAPR性能改善的关系，继续增大N的值，分别取8,16,32,64。结果如图43所示。1702468101200102030405060708091PAPRDBCCDFPRPAPRPAPR0N8,16,32,64ORIGNALSLMN8SLMN16SLMN32SLMN64
24、图43可以从图43中发现，当N为32和64时，2条曲线已经十分接近。说明随着N的增大，PAPR性能的提高已经不是很明显，与此同时带来的计算量却成倍增长，假如不考虑选择比较的运算量，仅仅考虑IFFT模块数和乘除法运算量，所需乘法运算次数NK帧数，所需IFFT模块N帧数，因此由于N的增加所带来的计数量的增大也是不容小视的。但是为了探究N继续增大后的结果，又设N分别为128，256。结果如图44所示。可以看出，当N128和256时，2条曲线已经非常接近重合。所以可以得出当N大于256时，单从增加N带来PAPR性能的提高已经很小。02468101200102030405060708091PAPRDBC
25、CDFPRPAPRPAPR0N128,256ORIGNALSLMN128SLMN256图4418在探究了N与PAPR性能改善关系之后，再来探究子载波数K对SLM改善PAPR的影响。仿真参数K32，64，128，256，随机相位数N4，OFDM信号星座映射采取QPSK调制方式，则信号为1，1，J，J随机四种情况，随机相位1,1VKP，仿真的OFDM帧符号数为10000个。OFDM系统的PAPR仿真效果，如图45所示02468101200102030405060708091PAPR0DBCCDFPRPAPRPAPR0K64,128,256ORIGNALSLMK64SLMK128SLMK256图45
26、不同K值SLM算法PAPR的CCDF曲线图45中，我们可以清晰的看到，当给定子信道数N4，并且在相同的PAPR值情况下，随着子载波数K的提高，选择映射法SLM对PAPR改善的效果就越不明显，即高PAPR出现的概率随着子载波数K的增加而增加，但是我们也不能一味追求低PAPR，而不考虑整个OFDM系统的传输效率。所以通过以上的仿真结果，我们可以得出，选择映射法SLM确实能够降低高PAPR出现的概率，从而改善OFDM系统的性能，但也得适当的选择子载波数K和随机相位数N，这样才能既保证OFDM系统高效的传输效率，又降低高PAPR值出现的概率。42部分传输序列法PTS421部分传输序列法原理部分传输序列
27、法PTS，整个过程可以简单得划分为三部分第一，分块。先将OFDM信号分成V个子序列。第二，优化。将这些被分割之后的子序列分别通过IFFT之后乘以最优的相位因子，何为最优，即让重组后的完整序列的PAPR值达到最低的相位因子。第三，重组并发送。将每个优化后的分块重组成完整信号进行传输。PTS原理图如图46。19星座映射输入数据分割串并转换N点IFFTN点IFFTN点IFFTN点IFFTXXXX0NX1NX2VNX1VNX1VNX2VNX2NX1NX相位旋转因子优化数据整合串并转换输出图46PTS原理图首先定义输入的OFDM帧符号向量，1,1,0,110NKXXXXNK44然后将KX分成V个不相交的
28、子向量。1,1,0,110VVXXXXVNVVV45分割的方法可以有3种形式相邻分割、随即分割、交织分割。这3种分割方式都遵循如下原则每个子载波只能出现在一个PTS子序列内，并且每个PTS子序列的长度仍然为N，即出了包含的N/V个子载波外，其他的序列取值都以零填充。分割完的序列，IFFT之后得1,1,0,110VVXXXXVNVVV46将这些子序列分别与相位加权系数VP进行点乘加权得到10VVVVXPX，VP满足EXPVVJP并且2,0V。,2,1,VVPV也被称为辅助边带信息，由于OFDM系统需要额外的开销来将这些加权系数的取值一起传输到接收端，使得接收端能恢复出原始信号，所以系统需要浪费部
29、分带宽将被用于传输这些辅助边带信息。从理论上讲EXPVVJP可以在2,0之间取任何值，但是实际中我们通常将其取值范围限制在一个有限的离散相位集合内。假设这个离散相位集合内包含了B个相位取值，那么对于分块数为V的PTS序列来说，,2,1,VVPV的取值有VB种。所以对于每一次PTS运算，就需要V个IFFT模块，共需要计算VBV个N点IFFT变换。每N点IDFT变换就需要复数加法的运算量为NNNUMADD2LOG47而复数乘法运算量为NNNUMMUL2LOG24820从公式47和48可以看出运用PTS算法虽然降低了峰均功率比，但也需要负担巨大的运算量才能实现，所以巨大运算量也是PTS算法的瓶颈所在
30、。422部分传输序列MATLAB编程代码简介PTS算法MATLAB编程代码大体上与SLM算法相似，唯一不同的是，PTS是先分块再IFFT，最后通过每一块进行优化后再重组成一个完整信号，所以如何分割，采用哪种方式分割是PTS算法的核心与关键。在原理中也简单地介绍了各种分割方法，分割的方法主要有三种相邻分割、随即分割、交织分割。1对分割方式的讨论以及编程实现图47三种分割方式示意图1相邻分割比较简单，不多作介绍，具体代码如下AZEROSV,KB1CK/VFORV1VAV,BCXBC相邻分割BC1CVK/VEND2随机分割中用到了一个函数RANDPERM。格式为RANDPERMN，即产生产生从1到N
31、，并且长度为N的随机整数。例RANDPERM10ANS84675321910程序中具体代码如下INDEXRANDPERMKK128是子载波数AZEROSV,K创建VK的矩阵，用来存放被分割后的V个分块序列21FORV1VAV,INDEXVVKXINDEXVVK随机分割END3交织分割也比较简单，这里就不多作解释。AZEROSV,KFORV1VAV,VVKXVVK交织分割END2对分割之后的序列处理MIN_VALUE10FORN1CHOOSE_LENTEMP_PHASEPHASE_SETCHOOSEN,TEMP_MAXMAXABSSUMAREPMATTEMP_PHASE,1,KIFTEMP_MA
32、XPAPR0PTSOFV4,6,8ORIGNALPTSV4PTSV6PTSV8图48不同V值PTS算法PAPR的CCDF曲线图47中显示部分传输序列PTS能够有效的减小OFDM系统的PAPR值，而且随着V的增加PAPR性能改善的越明显。由于PTS算法的运算量是随着V的增加成指数增长，所以，当V8时，由于MATLAB的运算时间非常长，所以对于V8的情况就不再讨论。在得到PTS算法能够改善PAPR性能的结果之后，我又对不同分割方式的PTS算法进行比较。参数设定V4，K128，结果如图49。02468101200102030405060708091PAPR0DBCCDFPRPAPRPAPR0COMP
33、ARISONOFRANDOM,INTERLEAVEDANDADJACENTORIGNALINTERLEAVEDADJACENTRANDOM图49不同分割方式的PTS算法比较从图49可以看到，利用随机分割的PTS算法要优于相邻分割的PTS算法，而交织分割的PTS算法效果最差。23图49给出了在不同子载波数K情况下，对SLM改善PAPR的影响。仿真参数与条件K64，128，256，信号分割数V4，分割方式为交织分割。星座映射与SLM一样采用QPSK调制方式，则信号会在四个变量1，1，J，J里随机出现，随机相位1,1VNP，仿真信号的帧数为10000帧。02468101200102030405060
34、708091PAPR0DBCCDFPRPAPRPAPR0K64,128,256ORIGNALPTSK64PTSK128PTSK256图410不同K值SLM算法PAPR的CCDF曲线图410中显示在给定的PAPR门限值条件下，随着子载波K的增加，PTS算法对PAPR改善的效果就越不明显，即K越大，高PAPR出现的概率也就越大。所以通过上述仿真效果图可以看出，适当的选择信号分割数V和子载波数K，PTS就能够在适当的运算量下有效的改善OFDM系统中PAPR性能，并且大大减小PAPR对整个系统的影响，并导致信号不失真。为了比较PTS算法与SLM算法对于改善PAPR性能的优劣，在PTS算法中取V4，K1
35、28,分割方式分别是随机分割和交织分割，因为避免曲线重叠导致看不清，所以只取效果最优的随机分割和最差的交织分割，而没有选取相邻分割方式。在SLM算法中取N4，K128，进行比较。结果如图411。2402468101200102030405060708091PAPRDBCCDFPRPAPRPAPR0COMPARISONOFPTSANDSLMORIGNALPTSRANDOMV4PTSINTERLEAVEDV4SLMN4图411SLM与PTS的比较从图411可以看出，在N4，V4，K128的情况下，利用随机分割的PTS算法要明显优于另外两种算法，而利用交织分割的PTS算法和SLM算法基本相同或略逊于
36、SLM算法，但是我也不能因此就判断，PTS算法要优于SLM算法。于是，我取N6，V6，K128继续进行比较，结果如图412。02468101200102030405060708091PAPRDBCCDFPRPAPRPAPR0COMPARISONOFPTSANDSLMORIGNALPTSRANDOMV6PTSINTERLEAVEDV6SLMN6图412从图412可以看出，在V6，N6，K128的情况下，无论是用哪种分割方式的PTS都要明显优于SLM。同样的在V8，N8，K128情况下，继续进行比较。从图413可以越发明显的看到，PTS要优于SLM。所以从总体上看，得出PTS算法要优于SLM算法，
37、这也符合理论上的结果。2502468101200102030405060708091PAPRDBCCDFPRPAPRPAPR0COMPARISONOFPTSANDSLMORIGNALPTSRANDOMV8PTSINTERLEAVEDV8SLMN8图41343小结本章针对了OFDM系统中过高PAPR的问题进行了研究，并且对选择映射法SLM和部分传输序列法PTS进行了研究和MATLAB仿真。仿真结果显示,SLM和PTS算法都能够有效的降低OFDM系统中高PAPR出现的概率，能够改善其性能。还研究了子载波数K和信号复制数N以及信号分割数V对选择映射法SLM和部分传输序列法PTS改善PAPR性能的影响
38、。通过研究发现子随着信号复制数N或信号分割数的提高，PAPR性能的改善也会明显随之提高，另一方面子载波数对PAPR性能的改善也有影响，随着K的增加，PAPR性能逐渐降低，但是从OFDM系统传输的角度考虑子载波数也不能过小，否则就难以展现OFDM系统多载波调制的优势。所以适当的选取子载波数K和信号复制数N或信号分割数才能即保证OFDM系统传输的优势，并且有效的降低PAPR值，也不会造成过大的时延导致信号失真。实验还对PTS的不同分割方式进行了实现和仿真，结果表明随机分割方式的PTS算法效果最优，而相邻分割次之，交织分割效果最差。实验还对PTS和SLM两种算法进行了比较，通过比较发现，总体上PTS
39、算法要优于SLM算法，并且随着V和N值的增加，它们之间的差距就越加明显。虽然本次实验是在理想条件下，借助MATLAB完成的一次研究和仿真，但是这对实际的科研方面也是有很大的指导作用的，有其重要的意义。这些方法将会对OFDM技术的实用化起到一定的借鉴作用。2627第五章总结OFDM已经成为一种先进的通信技术，并且由于其较高的频谱利用率和优异的抗多径干扰能力，引起了众多研究人员和学者的关注。伴随着半导体技术和数字信号处理技术的不断进步，OFDM技术的大规模应用将成为现实。1本论文首先概述了无线通信OFDM技术的发展历史、优缺点、应用前景，然后讨论了OFDM系统的基本原理。论文的重点是概率类方法降低
40、OFDM信号的峰值平均功率比（PAPR）来展开讨论的，论文工作主要体现在2深入学习了OFDM系统原理及降低OFDM信号的PAPR的各种方法，并且阅读了许多国内外中英文文献。初步掌握了OFDM系统的原理和产生高PAPR的原因和过程。3在探究如何降低PAPR方面，简单介绍信号畸变技术，信号扰码技术概率类技术，编码技术降低PAPR值的方法。论文主要针对概率类技术降低PAPR值的方法进行详细的展开，具体有选择映射方法SLM和部分传输序列方法PTS，首先介绍了SLM和PTS的原理，然后利用MATLAB编程对SLM和PTS算法进行实现和仿真。仿真的结果主要针对SLM和PTS降低PAPR性能进行了展开和比较
41、。仿真结果表明，SLM和PTS算法都能够有效的降低OFDM系统中高PAPR出现的概率，能够改善其性能并且对信号无失真的传输。并且发现子随着信道数N（V）的提高，PAPR性能的改善也会明显随之提高，另一方面子载波数对PAPR性能的改善也有影响，随着K的增加，PAPR性能逐渐降低，但是从OFDM系统传输的角度考虑子载波数也不能过小，否则就难以展现OFDM系统多载波调制的优势。所以适当的选取子载波数K和子信道数N（V）才能既保证OFDM系统传输的优势，又有效的降低PAPR值，也不会造成过大的时延导致信号失真。实验还对PTS和SLM两种算法进行了比较，通过比较发现，总体上PTS算法要优于SLM算法。总
42、之，通过这次毕业设计，让我收获颇丰。28参考文献1PAOLOPILEGGI,GIUSEPPEIAZEOLLAANDPIETERKRITZINGER,，THEIEEE80216DFIXEDWMANADEFINITIVEDESCRIPTIONOFTHENETWORKTOBESIMULATEDJ，TECHNICALREPORT，2007，4523302李灯，朱琦，黄磊，IEEE80216协议的研究及系统仿真J，南京邮电学院学报，2004,32456633郝建军，刘丹谱，乐光新，宽带无线接入技术WIMAXJ，北京邮电大学电信工程学院报，2008,，4162274郭岭，郭振民，降低OFDM峰均功率比技术
43、综述J，现代电子技术，2002，1122142215蒙文武，朱光喜，胡修林，刘志，OFDM系统中低峰均功率比的SLM算法J，华中科技大学学报，2005，63664726张振川，刘江宁，杨明华，宋俊保，一种降低OFDM系统PAPR的改进SLM技J，东北大学学报，2008，7299739777代艳丽，武林俊，降低OFDM系统峰均功率比的SLM改进方法J，信息通信，2010，1247588高静，汪晋宽，解志斌，基于部分传输序列的OFDM系统峰值平均功率比优化算法J，数据采集与处理，2010，12557629郭岭，郭振民，降低OFDM峰均功率比技术综述J，现代电子技术，2002，11221422110
44、漆进，孟传良，OFDM系统中降低峰均比的PTS技术研究J，电脑知识与技术，2010，761564156711DRMARYANNINGRAM,GUILLERMOACOSTA,OFDMSIMULATIONUSINGMATLABJSMARTANTENNARESEARCHLABORATORY,2000,911152312FISCHERRFH,MULLERSH,BAUMLRW,HUBERJBOFDMWITHREDUCEDPEAKTOAVERAGEPOWERRATIOBYMULTIPLESIGNALREPRESENTATIONJANNTELECOMM,1997,27243313XIAODONGLI,LEO
45、NARDJCIMINI,EFFECTSOFCLIPPINGANDFILTERINGONTHEPERFORMANCEOFOFDMJCOMMUNICATIONSLETTERS,1998,5213113314HUAQIAN,CHUNPENGXIAO,NINGCHEN,GTONGZHOU,DYNAMICSELECTEDMAPPINGFOROFDMJ,SCHOOLOFELECTRICALANDCOMPUTERENGINEERING,200531032532815ADSJAYALATH,CTELLAMBURA,HWUREDUCEDCOMPLEXITYPTSANDNEWPHASESEQUENCESFORSL
46、MTOREDUCEPAPOFANOFDMSIGNALJIEEEVTC,2000,22141914191729附录缩略语首字母英文全称中文名称OFDMORTHOGONALFREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXING正交频分复用技术PAPRPEAKTOAVERAGEPOWERRATIO峰值平均功率比SLMSELECTEDMAPPING选择映射PTSPARTIALTRANSMITSEQUENCE部分传输序列IFFTINVERSEFASTFOURIERTRANSFORMATION快速傅里叶变换程序1_SLMSLMPAPRSIMULATIONCLEARALLCLCCLOSEALLK128N
47、2T1QPSK_SET11JJPHASE_SET11MAX_SYMBOLS10000PAPR_ORIGNALZEROS1,MAX_SYMBOLSPAPR_SLM1ZEROS1,MAX_SYMBOLSPAPR_SLM2ZEROS1,MAX_SYMBOLSPAPR_SLM3ZEROS1,MAX_SYMBOLSPAPR_SLM4ZEROS1,MAX_SYMBOLSFORN228XZEROSN,KINDEXZEROSN,KFORNSYMBOL1MAX_SYMBOLSINDEX1,RANDINT1,K,LENGTHQPSK_SET1随机信号产生INDEX2N,RANDINTN1,K,LENGTHPHAS
48、E_SET1随机相位序列X1,30QPSK_SETINDEX1,随机信号进行QPSK调制PHASE_ROTPHASE_SETINDEX2N,X2N,REPMATX1,N1,1PHASE_ROT随机相位序列与调制后的信号相点乘XIFFTX,2IFFT调制SIGNAL_POWERABSX2PEAK_POWERMAXSIGNAL_POWER,2MEAN_POWERMEANSIGNAL_POWER,2PAPR_TEMP10LOG10PEAK_POWER/MEAN_POWER求出PAPR值PAPR_ORIGNALNSYMBOLPAPR_TEMP1原始信号的PAPRIFT1PAPR_SLM1NSYMBOL
49、MINPAPR_TEMPN2时选出的最小PAPRENDIFT2PAPR_SLM2NSYMBOLMINPAPR_TEMPN4时选出的最小PAPRENDIFT3PAPR_SLM3NSYMBOLMINPAPR_TEMPN6时选出的最小PAPRENDIFT4PAPR_SLM4NSYMBOLMINPAPR_TEMPN8时选出的最小PAPRENDENDTT1END画图D0ZEROS1,1221D1ZEROS1,1221D2ZEROS1,1221D3ZEROS1,122131D4ZEROS1,1221M1FORPAPR000512FORNSYMBOL1MAX_SYMBOLSIFPAPR_ORIGNALNSYMBOLPAPR0D0MD0M1ENDIFPAPR_SLM1NSYMBOLPAPR0D1MD1M1ENDIFPAPR_SLM2NSYMBOLPAPR0D2MD2M1ENDIFPAPR_SLM3NSYMBOLPAPR0D3MD3M1ENDIFPAPR_SLM4NSYMBOLPAPR0D4MD4M1ENDENDMM1ENDD
