当前课程知识点：移动通信原理 > 第十章 OFDM技术 > 10.4 峰平比(PAPR)抑制 > 10.4 峰平比(PAPR)抑制
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
-1.1 前言
--1.1 前言
-1.2 移动通信发展的回顾
-1.3 第四代移动通信技术
-1.4 第五代移动通信技术
-1.5 未来移动通信技术
-第一章 作业
--第一章 作业
-2.1 移动信道的特点
-2.2 三类主要快衰落
-2.3 传播类型与信道模型的定量分析
-2.4 无线信道模型
-第二章 作业
--第二章 作业
-3.1 多址技术的基本概念
-3.2 移动通信中的典型多址接入方式
-3.3 码分多址CDMA中的地址码
-3.4 伪随机序列(PN)和扩频码的理论基础与分析
-第三章 作业
--第三章 作业
-4.1 语音压缩编码
-4.2 移动通信中的语音编码
-4.3 图像压缩编码
-4.4 我国音视频标准
-第四章 作业
--第四章 作业
-5.1 概述
--5.1 概述
-5.2 保密学的基本原理
-5.3 GSM系统的鉴权与加密
-5.4 IS-95系统的鉴权与加密
-5.5 3G系统的信息安全
-5.6 B3G与4G系统的信息安全
-第五章 作业
--第五章 作业
-6.1 移动通信系统的物理模型
-6.2 调制/调解的基本功能与要求
-6.3 MSK/GMSK调制
-6.4 π/4-DQPSK调制
-6.5 3π/8-8PSK调制
-6.6 用于CDMA的调制方式
-6.7 MQAM调制
-第六章 作业
--第六章 作业
-7.1 信道编码的基本概念
-7.2 线性分组码
-7.3 卷积码
--7.3 卷积码
-7.4 级联码
--7.4 级联码
-7.5 Turbo码
-7.6 交织编码
--7.6 交织编码
-7.7 ARQ与HARQ简介
-7.8 信道编码理论上的潜在能力与最大编码增益
-7.9 GSM系统的信道编码
-7.10 IS-95系统中的信道编码
-7.11 CDMA2000系统的信道编码
-7.12 WCDMA系统的信道编码
-第七章 作业
--第七章 作业
-8.1 分集技术的基本原理
-8.2 RAKE接收与多径分集
-8.3 均衡技术
--8.3 均衡技术
-8.4 增强技术与应用
-第八章 作业
--第八章 作业
-9.1 多用户检测的基本原理
-9.2 最优多用户检测技术
-9.3 线性多用户检测技术
-9.4 干扰抵消多用户检测器
-第九章 作业
--第九章 作业
-10.1 OFDM基本原理
-10.2 OFDM中的信道估计
-10.3 OFDM中的同步技术
-10.4 峰平比(PAPR)抑制
-第十章 作业
--第十章 作业
-11.1 多天线信息论简介
-11.2 空时块编码（STBC）
-11.3 分层时空码
-11.4 空时格码（STTC）
-11.5 空时预编码
-11.6 MIMO技术在宽带移动通信系统中的应用
-第十一章 作业
--第十一章 作业
-12.1 引言
--12.1 引言
-12.2 多功率控制原理
-12.3 功率控制在移动通信中的应用
-12.4 无限资源的最优分配
-12.5 速率自适应
-第十二章 作业
--第十二章 作业
-13.1 标准化进程
-13.2 HSPA系统
-13.3 EVDO系统
-13.4 LTE系统
-13.5 WiMax系统
-第十三章 作业
--第十三章 作业
-14.1 TDD原理
-14.2 TD-SCDMA
-14.3 UTRA TDD
-14.4 TD-HSPA
-第十四章 作业
--第十四章 作业
-15.1 移动网络的概念与特点
-15.2 从GSM/GPRS至WCDMA网络演讲
-15.3 第三代（3G）移动通信与3GPP网络
-15.4 从IS-95至CDMA2000网络演讲
-15.5 B3G与4G移动通信网络
-第十五章 作业
--第十五章 作业
-16.1 移动通信中的业务类型
-16.2 呼叫建立与接续
-16.3 移动性管理
-16.4 无线资源管理RRM
-16.5 跨层优化
-第十六章 作业
--第十六章 作业
