多载波通信中峰均比问题分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
格形搜索
2020/11/22
37
格形搜索
W=2
W=4
2020/11/22
38
对应约束长度 LC的性能
N = 64
QPSK V=8 W=2
2020/11/22
39
复杂度
2020/11/22
40
各 PTS方法示意
2020/11/22
41
3. 用信号裁剪的方法降低峰均比
裁剪函数：
定义裁剪率：
2020/11/22
42
奈奎斯特裁剪和过采样裁剪
2020/11/22
43
裁剪方法降低峰均比性能
2020/11/22
44
裁剪造成的星座图信号扭曲
2Baidu Nhomakorabea20/11/22
45
裁剪对误比特率性能的影响
2020/11/22
46
信号裁剪对系统性能的影响
有用信号功率衰减 频带内失真噪声 频带外功率辐射
2020/11/22
19
连续时间信号与抽样信号峰均比
近似地可以认为
2020/11/22
20
低通信号峰均比的上界
低通信号峰均比的上界： •PSK调制时为N，QAM调制时更高
2020/11/22
21
峰均比的统计特性
峰均比的上界没有实际价值。 峰均比的统计特性更有意义。 峰均比的统计特性可由峰均比的概
率分布函数（CDF）表示 更常用的表示为补概率分布函数
连续时间信号 的峰均比
2020/11/22
24
峰均比统计特性的理论分析
多载波信号高斯分布假设 信号抽样独立性假设 R. van Nee 经验近似 H. Ochiai近似
2020/11/22
25
多载波信号实部概率密度函数
2020/11/22
26
高斯分布的近似表示
2020/11/22
27
47
多载波信号裁剪的理论分析
随机过程的非线性变换 sd(t)=g[s(t)] 两个基本定理
Price 定理 Bussgang定理
一个重要结论：高斯输入的非线性系统的输出可 以表示成两个可分离部分之和，一部分是与输入 信号成正比的有用信号，另一部分是与有用信号 不相关的非线性干扰。
2020/11/22
（CCDF 1 - CDF ）
2020/11/22
22
低通多载波信号峰均比的CCDF
0
10
10-1
CCDF
-2
10
2020/11/22
-3
10 10-4
4
N=64 N=256 N=1024
5
6
7
8
9
10
11
12
13
PAPR dB
23
连续和抽样信号峰均比的CCDF
奈奎斯特抽样 信号的峰均比
过采样信号的 峰均比
多载波通信中的峰均比问题分析
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
2
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
3
峰均比问题的背景
多载波调制是高速数据通信的理想接入技术。 峰均比问题是多载波通信的固有缺陷。
+ CP
P/S
D/A
S/P
IFFT
- CP
S/P
A/D
P/S
FFT
2020/11/22
7
多载波传输信号
2020/11/22
8
基于DFT的多载波(OFDM) 传输信号
带通
低通
矩形窗
2020/11/22
9
多载波信号特性
多载波信号的包络呈现较大幅度的动态变化
2020/11/22
10
峰均比
目的：描述信号波动的幅度。 定义：一定时间间隔内信号峰值功率与平均功率之比。 性质：
峰均比随载波数增加而提高。 带通信号的峰均比可以用等效低通信号的峰均比加3dB近似。 连续信号的峰均比可以用采样的峰均比近似。
2020/11/22
11
较大的峰均比导致系统非线性
输入： 输出：
2020/11/22
AM/AM 和 AM/PM变换
12
几种非线性模型
1. 软限幅(SL) 2. 固态功率放大器(SSPA) 3. 行波管(TWT)
PAPR CCDF 的近似方法
1. 根据信号抽样独立性假设
2. R. Van Nee 近似方法
3. H. Ochiai 近似方法
2020/11/22
28
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
29
降低峰均比的方法
选择映射（SLM） 部分传输序列（PTS） 裁剪和滤波（Clip） 编码 频谱保留
2020/11/22
13
2020/11/22
14
非线性造成的性能损失
•带内干扰
•带外辐射
SL和TWT放大器总体损耗
2020/11/22
TWT放大器后功率谱密度
15
峰均比问题是多载波通信的 固有缺陷
来源：发射信号是多个载波随机信号的 加权累加。
危害：高峰均比造成系统性能下降。
2020/11/22
2020/11/22
4
多载波通信的优缺点
多载波通信的优点：
实现接近信道容量的传输能力； 有效克服符号间干扰(ISI)。
多载波通信的缺点：
载波间干扰(ICI)； 峰均比(PAPR / PAR / PAP / PMEPR)问题。
2020/11/22
5
多载波调制解调
2020/11/22
6
基于DFT 的多载波(OFDM)系统的 发射接收机
16
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
17
几个相关的概念
峰均比（PAPR / PAR / PAP）
包络峰均比（PMEPR）
峰值系数（CF）
2020/11/22
18
带通信号与等效低通信号的峰均比
带通信号 等效低通信号
2020/11/22
2020/11/22
30
1. 选择性映射
2020/11/22
31
实现方法
相位旋转 扰码 交织 矩阵变换 连续变换 自适应方法
2020/11/22
32
SLM性能
选择性映射多载 波信号峰均比的 CCDF (N=256)
2020/11/22
33
2. 部分传输序列方法
PTS方法原理 PTS实现方案 PTS性能 PTS 因子搜索方法
2020/11/22
34
PTS方法原理
2020/11/22
35
影响PTS性能的因素
子块划分方法
相邻划分法 伪随机划分法 交织划分法
子块数目 V 因子集合 W 因子优化方法
2020/11/22
36
因子优化的方法
最优方法：全局搜索 次最优方法：
迭代方法（单起点、多起点） 随机序列尝试（编码序列尝试） 排序幅值消减 正交投影 双层优化（树的方法） 自适应方法
2020/11/22
37
格形搜索
W=2
W=4
2020/11/22
38
对应约束长度 LC的性能
N = 64
QPSK V=8 W=2
2020/11/22
39
复杂度
2020/11/22
40
各 PTS方法示意
2020/11/22
41
3. 用信号裁剪的方法降低峰均比
裁剪函数：
定义裁剪率：
2020/11/22
42
奈奎斯特裁剪和过采样裁剪
2020/11/22
43
裁剪方法降低峰均比性能
2020/11/22
44
裁剪造成的星座图信号扭曲
2Baidu Nhomakorabea20/11/22
45
裁剪对误比特率性能的影响
2020/11/22
46
信号裁剪对系统性能的影响
有用信号功率衰减 频带内失真噪声 频带外功率辐射
2020/11/22
19
连续时间信号与抽样信号峰均比
近似地可以认为
2020/11/22
20
低通信号峰均比的上界
低通信号峰均比的上界： •PSK调制时为N，QAM调制时更高
2020/11/22
21
峰均比的统计特性
峰均比的上界没有实际价值。 峰均比的统计特性更有意义。 峰均比的统计特性可由峰均比的概
率分布函数（CDF）表示 更常用的表示为补概率分布函数
连续时间信号 的峰均比
2020/11/22
24
峰均比统计特性的理论分析
多载波信号高斯分布假设 信号抽样独立性假设 R. van Nee 经验近似 H. Ochiai近似
2020/11/22
25
多载波信号实部概率密度函数
2020/11/22
26
高斯分布的近似表示
2020/11/22
27
47
多载波信号裁剪的理论分析
随机过程的非线性变换 sd(t)=g[s(t)] 两个基本定理
Price 定理 Bussgang定理
一个重要结论：高斯输入的非线性系统的输出可 以表示成两个可分离部分之和，一部分是与输入 信号成正比的有用信号，另一部分是与有用信号 不相关的非线性干扰。
2020/11/22
（CCDF 1 - CDF ）
2020/11/22
22
低通多载波信号峰均比的CCDF
0
10
10-1
CCDF
-2
10
2020/11/22
-3
10 10-4
4
N=64 N=256 N=1024
5
6
7
8
9
10
11
12
13
PAPR dB
23
连续和抽样信号峰均比的CCDF
奈奎斯特抽样 信号的峰均比
过采样信号的 峰均比
多载波通信中的峰均比问题分析
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
2
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
3
峰均比问题的背景
多载波调制是高速数据通信的理想接入技术。 峰均比问题是多载波通信的固有缺陷。
+ CP
P/S
D/A
S/P
IFFT
- CP
S/P
A/D
P/S
FFT
2020/11/22
7
多载波传输信号
2020/11/22
8
基于DFT的多载波(OFDM) 传输信号
带通
低通
矩形窗
2020/11/22
9
多载波信号特性
多载波信号的包络呈现较大幅度的动态变化
2020/11/22
10
峰均比
目的：描述信号波动的幅度。 定义：一定时间间隔内信号峰值功率与平均功率之比。 性质：
峰均比随载波数增加而提高。 带通信号的峰均比可以用等效低通信号的峰均比加3dB近似。 连续信号的峰均比可以用采样的峰均比近似。
2020/11/22
11
较大的峰均比导致系统非线性
输入： 输出：
2020/11/22
AM/AM 和 AM/PM变换
12
几种非线性模型
1. 软限幅(SL) 2. 固态功率放大器(SSPA) 3. 行波管(TWT)
PAPR CCDF 的近似方法
1. 根据信号抽样独立性假设
2. R. Van Nee 近似方法
3. H. Ochiai 近似方法
2020/11/22
28
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
29
降低峰均比的方法
选择映射（SLM） 部分传输序列（PTS） 裁剪和滤波（Clip） 编码 频谱保留
2020/11/22
13
2020/11/22
14
非线性造成的性能损失
•带内干扰
•带外辐射
SL和TWT放大器总体损耗
2020/11/22
TWT放大器后功率谱密度
15
峰均比问题是多载波通信的 固有缺陷
来源：发射信号是多个载波随机信号的 加权累加。
危害：高峰均比造成系统性能下降。
2020/11/22
2020/11/22
4
多载波通信的优缺点
多载波通信的优点：
实现接近信道容量的传输能力； 有效克服符号间干扰(ISI)。
多载波通信的缺点：
载波间干扰(ICI)； 峰均比(PAPR / PAR / PAP / PMEPR)问题。
2020/11/22
5
多载波调制解调
2020/11/22
6
基于DFT 的多载波(OFDM)系统的 发射接收机
16
内容提要
峰均比问题的背景。 关于峰均比的理论分析。 降低峰均比的方法。
2020/11/22
17
几个相关的概念
峰均比（PAPR / PAR / PAP）
包络峰均比（PMEPR）
峰值系数（CF）
2020/11/22
18
带通信号与等效低通信号的峰均比
带通信号 等效低通信号
2020/11/22
2020/11/22
30
1. 选择性映射
2020/11/22
31
实现方法
相位旋转 扰码 交织 矩阵变换 连续变换 自适应方法
2020/11/22
32
SLM性能
选择性映射多载 波信号峰均比的 CCDF (N=256)
2020/11/22
33
2. 部分传输序列方法
PTS方法原理 PTS实现方案 PTS性能 PTS 因子搜索方法
2020/11/22
34
PTS方法原理
2020/11/22
35
影响PTS性能的因素
子块划分方法
相邻划分法 伪随机划分法 交织划分法
子块数目 V 因子集合 W 因子优化方法
2020/11/22
36
因子优化的方法
最优方法：全局搜索 次最优方法：
迭代方法（单起点、多起点） 随机序列尝试（编码序列尝试） 排序幅值消减 正交投影 双层优化（树的方法） 自适应方法