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OFDM系统中峰均经抑制算法研究与实现
一、引言
随着无线通信技术的不断发展，多载波调制技术也越来越被广泛应用，而正交频分复用（OFDM）技术被认为是最具潜力的多载波调制技术之一。OFDM技术通过把一个传输信号分成多个子载波，每个子载波都采用低速率的调制，从而实现高速率的数据传输。然而，OFDM系统中一个常见的问题是PAPR（峰均功率比）引起的非线性失真，这限制了OFDM系统的实际应用。
为了解决OFDM系统中的PAPR问题，峰均经抑制算法（Peak-to-AveragePowerRatioreduction，简称PAPR）被广泛研究。本文将详细介绍OFDM系统中峰均经抑制算法的研究与实现。
二、OFDM系统中PAPR问题
OFDM系统中PAPR问题指的是，由于在OFDM中存在多个子载波，每个子载波都可能偶尔到达峰值，在各个子载波的峰值分别出现的概率大小不同的情况下，可能会出现若干个子载波同步高峰并发生饱和等非线性问题，因而OFDM系统中需要一种方式来抑制峰值。
PAPR是OFDM系统中的一个统计量，表示信号峰值与平均功率值之比。PAPR越高，对于发射端或接收端设备的线性度要求就越高，芯片成本也随之增加。特别是在无线电通信和现代通信领域，PAPR是一个重要的参数。因此，PAPR问题一直是OFDM系统中需要解决的重要问题。
三、PAPR抑制技术
OFDM系统中已经发展出很多PAPR抑制技术。一些重要的PAPR抑制技术包括：Clipping技术、Filtering技术、PartialTransmitSequence（PTS）技术、SelectedMapping（SLM）技术等。下面我们来说一下每个技术的主要原理。
1.Clipping技术
由于OFDM信号中频率分量之间存在正交性，因此，OFDM信号在频域上会出现多个峰值。通过对这些峰值进行削减，可以抑制PAPR。在Clipping技术中，选择一个幅值下限，将信号中超过这个值的部分削减到该值以下，从而限制了信号的峰值，但也引入了有损失的信号。
2.Filtering技术
通过对OFDM信号进行带限滤波，可以限制信号的峰值，从而减少PAPR。Filtering技术的主要缺点是对OFDM信号的频域造成了一定程度的畸变，从而引入了一定的误码，影响了信号的性能。
3.PTS技术
PTS技术是一种用于OFDM系统中PAPR抑制的分段策略。在该技术中，信号可以分为多个段，并在每个段上使用不同的载波相位进行调制。通过这种方式，可以将多个载波之间的峰值分散到多个子信号中，从而减小PAPR。
4.SLM技术
SLM技术在发送端对数据序列进行一定的处理，生成多个不同的复合序列，然后从中选取一个能够实现最小PAPR的复合序列作为发送序列。SLM技术不需要知道信道信息，可以适用于各种OFDM信道情况，不会造成信道频带的损失。但是其计算复杂度较大。
四、OFDM系统中PAPR抑制方法的实现
在实现PAPR抑制方法时，需要考虑算法的复杂度、计算量、抑制效果等多个方面。
1.Clipping技术实现
Clipping技术的实现较为简单。通过选取合适的削减幅值，可以减少OFDM信号的PAPR。削减幅值过大会引入明显的信号失真和干扰，因此需要进行实验和仿真来确定合适的削减幅值。
2.Filtering技术实现
Filtering技术需要进行滤波处理，对于实时性要求较高的系统来说，计算复杂度较大。如果直接使用FIR滤波器，系统性能会受到影响，因此需要寻找合适的算法进行优化。
3.PTS技术实现
PTS技术需要对信号进行分段处理，并对每段信号进行DFT变换和载波调制，具有较大的计算复杂度。如果分段数量过多，会导致算法的计算量过大，时间开销也会大大增加。因此选择适当的分段策略是PTS技术实现的关键。
4.SLM技术实现
SLM技术需要预处理多组复合序列，需要占用大量的存储空间，并且算法的优化程度也较低，计算复杂度较高。为了降低系统开销，可以采用查表方式或者并行计算方式来实现SLM技术。
五、结论
OFDM系统中的PAPR问题一直是制约系统性能提高的主要因素，因此在OFDM系统中必须采取合适的PAPR抑制方法。在选择合适的方法时，需要考虑到算法复杂度、计算复杂度、抑制效果等多个方面。在实现PAPR抑制方法时，可以采用优化算法、并行计算、查表等方法来降低系统开销，提高系统性能。