OFDM系统峰均比降低算法的研究+Matlab仿真(7)
图4 抑制峰均功率比的关键技术
3.3.1 信号预畸变技术
信号预畸变技术最早被人们用于降低峰均比，这类方法的特点就是对OFDM信号的峰值部分采取非线性操作。这种方法是最简单最有效的，可是对信号造成了一定程度的破坏，还会出现带外干扰和带内噪声，使OFDM系统的频谱效率大大降低，误码率极高，严重影响了系统的性能。
限幅法又叫削波法，其核心思想是使用限幅器对OFDM信号幅度的峰值直接采取限幅措施，剪切掉比限幅门限大的OFDM信号幅度的包络[5]。这样一来限幅门限的最大功率和OFDM信号的最大功率就相等了，直接降低了OFDM系统的PAPR。无论OFDM系统的子载波数是多还是少，都可以用限幅法来降低PAPR。
限幅法的操作原理可以这样理解：OFDM信号通过一个矩形窗口，幅度的包络幅值如果比限幅门限值小，包络幅值就不产生变化直接通过，但是假如出现门限值小于信号包络幅度值的情况时，限幅器将直接剪切OFDM信号的包络幅值。这种非线性的操作改变了幅度的包络，不可避免地产生了信号畸变，OFDM系统也不能正确地还原出原始信号，还会出现自干扰现象，严重降低了系统的性能。
限幅法操作的流程如图5所示。
图5 限幅法流程图
压缩扩张变换又被称为压缩变换或者C变换[5]。传统扩张变换的思想是保持发射端OFDM信号包络幅值较大的信号功率不变，而把幅值较小的信号功率进行放大处理。这样很明显使系统的平均功率变大，直接造成了功率资源的浪费和能量的损失，而且信号的平均功率增大会使平均功率更接近功率放大器的最大线性范围，使信号幅度的包络受到更强的干扰，进而影响系统的整体性能。所以人们又发明出了压缩扩张变换，就是在发送端，对幅值较小的信号进行放大处理，并且对包络幅值较大的信号进行 律非均匀量化压缩处理，这样一来就能使OFDM信号的平均功率基本不变[6]。在接收端再对接收到的信号进行解压处理，就能恢复出原来的信号。这样不仅能使OFDM信号的峰均比明显降低，还增强了小功率信号抗干扰的能力，比传统的扩张方法实用性高。
OFDM系统压缩扩张变换的流程图如图6所示。
图6 压缩扩张变换流程图
压缩扩张变换函数 需要遵循下面的要求：
(1) 时， ；否则 ； 为信号的功率， 为函数的转折点，一般选平均功率为转折点。
(2) ，就是要满足压缩扩张变换前后的平均功率基本相等。
3.3.2 编码类技术
编码类技术惯用的编码方法有：雷德密勒码、格雷补码序列和分组编码法[7]。
信道编码类技术是采用不同的编码方式产生多种多样的编码组合，在这些组合里找出信号PAPR最小的组合用来传输数据信息，而剩下的编码组合会被直接舍掉，这样能有效降低系统的PAPR。但是如果数据信号的长度增加，而编码方式也多种多样，就会产生越来越多的编码组合，而数据传输速率基本不变，这样就会增加传输带宽，降低了传输效率，而且统计PAPR的次数也非常大，各类编码方式的编码解码真正实行起来也比较复杂，大量的无用数据使计算量变得非常大。所以说，最好在OFDM系统子载波比较少的情况下使用编码类技术。增加大量的编码冗余确实可以有效降低系统的PAPR，但是，实行起来也存在很多的不足：
(1)采用编码类技术时，不同的数字调制方式对各类编码方式的效果影响是非常大的，如果选择不当可能会大大增加系统的误码率，从而严重影响系统的性能。
(2)编码类方法用来处理子载波较少的OFDM信号时，效果还是比较好的。但是如果OFDM信号子载波数非常多的话，就会有特别多的无用编码组合，使计算量增加，而且使系统的传输效率严重下降，也降低了带宽的利用率，浪费了带宽资源。