抑制OFDM系统中PAPR的技术分析

　　0 引 言

　　OFDM即正交频分复用，是一种特殊的多载波传输方案，与普通的单载波调制相比，OFDM调制技术主要有以下优点：可与多种接入方式结合使用;在接收端和传送端使用FFT装置，大大降低了OFDM的实现复杂性;可采用联合编码技术;抗符号间干扰和突发噪声能力强;支持动态比特分配方法;频谱使用率高。然而OFDM有一个很严重的缺点：存在较高的峰值平均功率比即峰均比(PAPR)。这一直是OFDM技术实用化的一大障碍。

　　1 OFDM系统的PAPR及CCDF分布

　　与单载波系统相比，由于OFDM符号由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率，由此会带来较大的峰值平均功率比，简称峰均比(PAPR)，定义为：

　　式中：xn表示经过IFFT运算之后所得到的输出信号，即。对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信号都以相同的相位求和时，所得到的信号的峰值功率就会是平均功率的N倍，因而基带信号的峰均比可以为101g N。

　　从测量的角度看，用通过上式计算的PAPR值表征OFDM信号不具有实际意义。通常采用测量OFDM信号的峰值统计分布更具有理论分析价值。常用CCDF(互补累积分布函数)来描述OFDM信号的分布特性。

　　定义峰值概率Pc，当信号包络高于XP的概率为(1-Pc)时，称Xp为信号的统计峰值，即Pr{∣xn∣≤Xp)=Pc，而CCDF函数定义为：

　　利用CCDF函数的测量方法，从概率统计的角度对信号的峰均比进行考察。

　　2降低PAPR的技术

　　为了降低OFDM信号的PAPR值，目前主要采取3类技术，分别为信号畸变技术，概率类技术，信号编码技术。

　　2.1信号畸变技术

　　信号畸变技术是最简单、最直接降低OFDM系统内PAPR的方法。在信号被送到放大器之前，首先经过非线性处理，对有较大峰值功率的信号进行预畸变，使其不会超出放大器的动态变化范围，从而避免较大PAPR的出现。最常用的信号畸变技术包括限幅滤波法和压缩扩张方法。

　　2.1.1 限幅法

　　馈限幅法是最简单、最直接降低OFDM系统PAPR的方法。在信号被送到放大器之前，首先经过非线性处理，对有较大峰值功率的信号进行限幅处理，使其不会超出放大器的动态变化范围，图1为限幅原理示意图。其中x为限幅前的信号幅度，g(x)为限幅后的信号幅度。限幅使得信号幅度限制在A内。

　　在OFDM信号中，由于较大峰值出现的概率非常小，因此，限幅是一种非常直接和有效的降低峰均比的技术。信号经过非线性部件之前进行限幅，就可以使峰值信号低于所期望的最大电平值。