10.4 峰平比(PAPR)抑制在线视频

下面我们来给大家介绍

OFDM系统当中的

第三个关键技术

就是峰平比抑制

我们刚才在讲

第一部分

OFDM信号原理的时候

其实已经给大家说明

OFDM信号的一大

特点

就是一个高峰平比的信号

它的峰值功率

与平均功率的比值

非常的大

也就是它的动态范围比较大

我们可以给出来

PAPR的正式定义

大家看这就是PAPR的正式

定义

那么它是一个比值

分子上实际上是

这个信号的

峰值功率

也就是它的信号幅度的

最大值的平方是

它的峰值功率

分母上是它的平均功率

所以我们就称它为是峰值功率

与平均功率的比值

所以用简称缩写叫PAPR

那么对于OFDM系统来讲

它是用多载波系统

载波数越多

峰值功率与平均功率的比值

就PAPR就越大

那么在胶片上

我们给了一个示意图

大家看这个图

这是不同子载波

它的PAPR的

这个互补累积分布函数

就CCDF函数

明显大家能看到

我们看横坐标就是PAPR

我们看到

64子载波的时候

PAPR还小一点

那么到了512子载波的时候

峰平比可以超过了12个db

所以它峰平比

动态范围就非常的大

因此 OFDM信号

要不然

我们得要求一个

高线性的功放来放大

要不然我们就得想办法

考虑对峰评比做一些抑制

才能够适用于

低峰平比的功放

否则的话

OFDM信号

就会由于功放的非线性

导致

这个信号的激变

因此OFDM系统当中

实用化的时候

必须考虑峰平比抑制的问题

这一点我们需要说明一下

它并不是OFDM的优势

实际上是OFDM的缺陷

但是因为OFDM现在普遍

应用

所以我们不得不采用

各种各样的峰平比抑制的技术

取

尽量降低这种缺陷

对于系统性能的影响

那么到目前为止

在OFDM的峰平比

抑制方面

有很多的研究

那么PAPR抑制的技术

我们大致上可以划分为这样的

三类

第一类我们称为是预畸变技术

信号预畸变

第二类我们称为是

编码技术与编码技术

第三类

我们称为是概率成型技术

成型类技术

那么对在预畸变技术方面

我们主要用到两类

一类叫做是限幅滤波技术

另外一类叫做是压扩技术

那么第二类

编码技术

各种各样的编码

第三类概率技术

有各种各样的成型或者选择

我们下面简单给大家说明一下

我们先说预畸变技术

所谓预畸变技术

它的基本思想是这样的

就信号动态范围不是特别的大

你看

相当于这个信号是非常大

大型号

好

大信号它会导致非线性的畸变

因此我们就硬限幅

我们这儿加了一个限幅电频

这个限幅电频

比如说A

负A

大于A的

或者小于负A的

这一部分波形

就直接把它给截断了

就不要了

那么楞把这个信号的动态范围

限定在正负之间

这就是限幅操作

同学们想一下这种限幅操作

实际上是一种非线性操作

那么它对于信号

其实是有损伤的

那么最直观的想法就是

你看本来我这个信号

它其实是一个连续变化的

但是现在我直接把它掀掉了

就把波形给截掉了

这个信号就变成了一个突变

它不是线序变化了

如果信号波形有突变的话

它就会导致

限幅以后的信号呢

它会含有丰富的高频分量信号的

带宽

会不会展宽

为了避免这种信号展宽产生呢

子载波间干扰

一般来讲

我们在限幅以后

都会加上滤波

通过滤波的方法

尽量把信号的带宽

在限定的原始带宽当中去

所以这种方法

我们就称为是限幅

滤波方法

这种方法

它的优势就是简单实用

用我们在LTE Wi-MX等等

实际通讯系统里面

经常用到的

都是这种限幅滤波方法

并且这种方法

它是一个透明方式

接收端并不需要任何的先验信息

做处理

它甚至都不知道

要发送端做了限幅滤波了

所以这种方法

在工程上是普遍应用的

但是理论上来讲

这种方法是非线性操作

它对于系统性能是有比较大的

影响的

更好一点的方法

我们可以考虑采用

这种压扩方法

那么也就是说

我这个信号

动态范围

不是变化大吗

一般来讲都这样

是大信号出现的概率

小

小信号出现的概率大

所以我们可以考虑

大信号

压缩

小心好像做一点提升

所以这种思路

实际上就是借鉴了

PCM

编码当中的这种A率U率

A绿柚蜜柚率编码的方法

那么采用对数压扩方法

来实现了非线性一级变

不过这种方法

虽然它的性能是很好的

但是我们需要收发之间

要约定就发端的要压

收端的要扩张

如果说不同厂家的设备

比如说华为的基站

和爱立信的终端

它们之间要接

如果两家在标准上

没有达成一致

那就不好采用这种方法了

所以这个方法在应用当中

是要受到一定的限制的

但它的性能还是不错的

那么第二类方法

就是所谓的编码方法

这类方法是我们采选码字的

我们给大家看一张图

大家看这个表

这个表实际上就是1个

4个

子载波的1个编码示意

我们可以把不同的编码组合

都算一遍

它的峰平比

有的编码组合分别比较大

大家看这个表里面

4个全1 峰平比很大

6db

4个全-1 也是6db

1

-1 1 -1也是6db

然后-1 1 -1 1也是6db

那么这些组合

它峰平比太高

我们就不让它用

那么我们用一些

低峰平比的

编码组合

能代替它

接收端

我们再做逆变化

采用这种预编码的方式

我们尽量的减少

甚至禁止使用

高峰平比的编码码组

就可以有效的控制

峰平比

这种方法

从理论上来讲是好的方法

因为边界它是线性操作

是个线性映射

对信号几乎没有损伤

但是工程上有限制

因为必须在收发之间要达成一致

并且它的实时性操作

也就是发送端

我们得把码组这些信息

告诉接收端 收端

才能知道

我们怎么来进行恢复

所以这些方法

还在

一使用上是有一定限制的

并且它的复杂度也比较高一些

第三类方法就是概率方法

这个方法也具体还有好多

不同的方案

这些方法一样的道理

它与刚才我们讲过的

编码的方法也是类似的

也得需要

我们的收发之间需要配合

或者我要通过信令

一些概率

选择

或者说一些成型的信息

从发端传到收端

收到他们进行恢复

或者说我们需要付出一定的复杂度

才能恢复信号

总而言之

这些方法

都是在学术界联系的比较多的

在工业界应用来讲

还不那么普遍

因为它受到一定的应用限制

好

以上就是我们给大家介绍的

这一章的基本内容

那么这一章是

OFDM技术的介绍

OFDM我们给大家介绍

它的基本原理

以及三类关键技术

也就是包括信道估计技术

时频同步技术

还有峰平比抑制

那么OFDM现在是整个移动

通信

像4G和5G的

最基本的关键技术

那么像移动通信系统当中

在LTE Wi-max系统当中

中我们都广泛地采用正交频分

多址接入

也就是OFDMA那么它的核心

的信号

处理的手段就是OFDM 那么到

五G以后

OFDM也还是一个基本

的技术

所以 OFDM他是一个

非常关键的

这个信号处理的

这个体系框架

那么它们也涉及到

很多的一些关键技术

并且它还可以和多天线技术的

结合

构建出来一个Mimo OFDM的

框架

那么可以支持高速数据的传输

支持宽带移动通信的业务

所以考虑到这样的一些

4G 5G的关键应用

希望同学们深入去

了解OFDM基本原理

那么本章的内容

我们就讲这么多

谢谢大家