OFDM峰均功率比降低技术综述

OFDM（正交频分复用）是一种广泛应用于无线通信的高效多载波调制技术，其主要优点包括高谱效率、对多径延迟容忍度强、抗频率选择性衰落以及功率效率较高。然而，OFDM信号的一个显著问题是高峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio, PAPR），这可能导致在无线传输过程中功率放大器（High Power Amplifier, HPA）工作在非线性区域，从而降低系统性能并限制了发射功率的提升。 本文发表于《IEEE Transactions on Broadcasting》2008年6月第54卷第2期，作者Tao Jiang和Yiyan Wu，两位均为IEEE会员。文章的主旨是对OFDM系统中各种PAPR降低技术进行了全面的回顾与分析。作者根据计算复杂性、带宽扩展、频谱泄漏以及性能指标，对这些技术进行了深入探讨。 首先，介绍部分强调了PAPR问题对于OFDM系统的重要性，它直接影响到系统的可靠性和功放效率。为了克服这一挑战，研究者们提出了多种策略，如： 1. **基于计算复杂性的方法**：这些技术可能涉及信号处理算法的优化，以减少峰值出现的频率或降低其幅度，但可能增加系统处理负担，需要权衡复杂度和性能。 2. **带宽扩展技术**：通过在信号的原频带之外添加虚拟子载波，可以分散信号的能量，降低峰值，但可能会占用更多的频谱资源。 3. **频谱泄漏控制**：通过精心设计信号的编码或调制方式，避免能量集中在特定频段，从而减小峰值，但可能影响信号的纯净度。 4. **互补累积分布函数（Complementary Cumulative Distribution Function, CCDF）的应用**：这是一种统计方法，通过调整信号的概率分布来降低峰值出现的概率，但可能牺牲一定的误码率性能。 5. **针对多用户OFDM系统的PAPR降低**：考虑到无线通信中可能存在的多个用户，需要考虑多用户干扰和协作，以实现全局的PAPR降低，这需要更复杂的资源管理和协调策略。 6. **峰值功率管理**：通过对信号进行预处理或后处理，如信号量化、窗口函数应用等，可以在不显著增加系统复杂度的情况下，有效降低PAPR。 本文深入分析了OFDM系统中峰均功率比问题的解决方案，为无线通信系统的工程实践提供了有价值的参考，特别是在追求高效、低复杂度和高质量服务的现代无线网络中。通过选择合适的PAPR降低技术，系统设计者能够平衡信号质量、功耗和硬件成本，进一步推动OFDM技术的发展和广泛应用。