1、畢業論文開題報告題 目基于部分相位加權的 PTS方法性能分析學院信息科學與工程學院專 業通信工程班級通xx學生XX學號 201xxx指導教師 xxx二0一六年 月 日畢業論文開題報告學院 信息科學與工程學院專業 通信工程學生xx 學號20xx論文題目基于部分相位加權的PTS方法性能分析一、選題背景與意義正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM )技術實際上是多載波調 制(Multi-Carrier Modulation, MCM )的一種。正交頻分復用其思想早在20世紀60年代就已經提出了。1971年，Weistein和Eb

2、ert提出用離散傅立葉變換(DFT)來實現多載波調制， 人們開始研究 并行傳輸的多載波系統的數字化實現方法，將 DFT運用到OFDM的調制解調中，為其實用化奠 定了基礎，大大簡化了多載波技術的實現。近年來，由于數字信號處理技術(Digital SignalProcessing, DSP)和大規模集成電路技術的飛速發展，使得當載波數目高達幾千時也可以通過專 用芯片來實現其 DFT變換，大大推動了 OFDM技術在無線通信環境中的實用化，OFDM技術在高速數據傳輸領域受到了人們的廣泛關注。OFDM已經成功的應用于數字音頻廣播系統(DigitalAudio Broadcasting, DAB)、數字視

3、頻廣播系統(Digital Video Broadcasting, DVB)、無線電局域網 (Wireless Local Area Network, WLAN),非對稱數字用戶環路 (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL)等系統中。OFDM系統具有較高的頻譜利用率和較強的抗衰落能力，但峰值功率問題會引起過高的峰均功率比(PAPR)進而導致系統性能惡化。部分傳輸序列(PTS)作為一種有效的 OFDM系統峰值功率優化方法，可獲得較好的PAPR性能，但計算復雜度過大是其主要缺點之一。隨著移動通信業務和 OFDM技術的發展，PAPR問題的研究熱潮也隨之興起

4、，并越來越受到重視。近年來，國際上一些知名大學和研究機構的許多研究人員開始研究PAPR問題，如美國斯坦福大學的J. Tellado博士、伊利諾伊大學厄本那一香檳分校的H.K. Kwok博士，美國西北理工 大學的David D. Hernandez博士等。相比而言，我國在這方面的研究還是比較少，從公開發表的 論文數量來看，也是相對較少的。但是，隨著新一代無線移動通信系統研究工作的開展，國內的 一些高校和研究機構對該領域的研究越來越重視，并取得了一定的成績，如華中科技大學的江濤 博士等。近年來，人們提出了一些比較有價值的降低PAPR的方法，可概括為信號失真方法、編碼方法和基于加擾序列的方法。但是，

5、這些方法都存在著不同程度的缺點。信號失真方法，其中最簡 單的方法是限幅，它會使信號產生失真，并且頻譜帶外失真較大。編碼方法降低PAPR的效果非常好，但可供使用的編碼圖樣數量非常少，特別是當子載波數量較大時，編碼效率非常低。基于濟南大學畢業論文開題報告加擾序列的方法主要是利用不同的加擾序列對OFDM信號進行加權處理，從而選擇PAPR值最小的OFDM信號進行傳輸。部分傳輸序列（PTS, partial transmit sequences）就是第三類方法中的一種，并且是一種非常有 效地降低系統PAPR的方法；但是，由于需要采用遍布式搜索方式尋找一組最優的相位加權序列 優化OFDM信號，計算復雜度非

6、常大。很多學者也提出過一些降低計算復雜度的部分傳輸序列 方法，但這些方法都會給系統的PAPR性能帶來不同程度的損失。本次設計意在提出一種次優化的部分傳輸序列（sub-OPTS）方法。該方法利用了 IDFT變換的線性性質，彌補了由于降低計算 復雜度而帶來的PAPR性能損失。與最優的PTS方法相比，該方法在降低計算復雜度方面是非常 明顯的，同時可以獲得幾乎相同的PAPR性能。二、研究內容與目標1. OFDM調制原理輸入的二進制串行數據序列先進行編碼映射和串并轉換，映射可以采用相移鍵控 （Phase ShiftKeying, PSK ）和正交幅度調制（Quadrature Amplitude Mod

7、ulation, QAM ）等方式，映射后的數據 為復數，每個復數對應信號星座圖中的一個點，然后將N個復數組成一幀進行 OFDM調制。串行 數據 輸入圖1 OFDM調制原理框圖2. 峰值功率問題的成因與任何多載波調制系統一樣，OFDM系統同樣面臨著峰均功率比（PAPR）過高的問題。從前面的分析可知，對于一個 OFDM系統而言，由于 OFDM信號是N個子載波信號的疊加，當多 個子載波信號的相位一致時，疊加后的信號便會產生較大的峰均功率比（PAPR）（相對于單載波系統而言）；尤其是當子載波數 N很大時，會導致發射功率的劇烈變化，這便對高功率放大器的 設計提出了較高的要求， 大大提升了成本，同時也阻

8、礙了 OFDM技術的實際應用。因此，在OFDM 技術被廣泛應用的今天，很多學者正在致力于研究如何找到一種合理的方法來降OFDM系統存在的高PAPR問題，因為這是 OFDM技術實用化的最大瓶頸。3. PTS方法的基本原理部分傳輸序列（PTS）方法的基本原理如圖 2所示。在PTS中，首先將輸入序列進行分塊，濟南大學畢業論文開題報告即現將長度為N的輸入序列X = X0,X1XN.1按一定的分割方式分為 V個互不重疊的的塊序列Xi, i=1,2,.,V,常用的子塊分割方式有3種：相鄰、交織和隨機。其中，隨機分割的PAPR性能最好，相鄰次之，交織最差。為了保證每個子塊序列的長度均為N,則要令每個子塊序列

9、中的剩余子載波位置上的數據為零，此時，輸入序列X可表示為VXXii 1然后對各個子塊序列進行相位加權與優化處理，即用相位加權因子b ,i 1,.,V,對每個子塊序列進行相位加權，其中bieji, i 0, 2 ）;通過對b進行調整，并進行離散傅立葉逆變換（IDFT）或快速傅立葉逆變換（IFFT）,將相位加權后的各個子塊序列相加得到候選序列并計算其PAPR值，最后選擇PAPR值最小的序列用于傳輸。這里，通常把相位加權后的各個子塊序列相加所得的序列稱為候選序列，也就是說有多少個候選序列就可以得到多少個PAPR值，最后選擇PAPR值最小的候選序列用于傳輸。其數學表達式可表示為V b1,b2,.,b/

10、argmin max 卜為i 1其中，argmin W表示函數取得最小值所使用的判決條件。數據源小并轉換和/塊分割片y Xvf IDFT/IFFT相位加權因的最優化圖2部分傳輸序列（PTS）方法的基本原理圖4.研究目的本文主要分析 PTS方法的性能以及此方法應用于OFDM系統中，對峰值功率的影響。通過運用MATLAB 軟件，對OFDM調制進行模擬，并獲得原始PTS情況下和基于部分相位加權和PTS情況下系統的PAPR性能，將兩者的仿真結果放在一起進行比較，觀察兩種情況下降低 PAPR的性能，并比較兩者的計算復雜度。在PTS方法中，改變影響 OFDM系統PAPR性能的各種參數，觀察參數對其的影響，

11、最后得出結論。濟南大學畢業論文開題報告三、研究方法與手段通過MATLAB仿真，獲彳導OFDM系統、原始PTS和基于部分相位加權的 PTS方法的PAPR 性能；比較原始 PTS方法下OFDM系統的PAPR值與使用基于部分相位加權的PTS方法OFDM系統的PAPR值，并比較兩者的計算復雜度。從統計上講，為了準確評估PAPR性能，可以借助互補累積分布函數 CCDF,用于描述PAPR的值超過某一給定的閾值 PAPR 0 ,即CCDF P PAPR PAPRo本文研究的重點是利用 MATLAB軟件，仿真實現OFDM系統調制，獲得OFDM系統、原始PTS 和基于部分相位加權的 PTS方法的PAPR性能，比

12、較不同情況下 OFDM系統的PAPR性能，對基于 部分相位加權的PTS方法的性能進行分析。而 PTS方法是應用在調制端，因此只仿真調制的過程 就可以。具體的MATLAB仿真過程其實并不復雜； 輸入的二進制數據經過編碼映射和快速逆傅里 葉變換得到OFDM信號。圖3f比于原始的OFDM調制增加的部分只是在快速逆傅里葉變換之后進 行PTS方法來降低高PAPR出現的概率。M,北京：電子工業出版社1何麗峰，潘長勇.OFDM原理與標準一一通信技術的演進2013.9:11-67.2汪裕民.OFDM關鍵技術與應用M.北京：機械工業出版社，2007:112-130.3張海濱.正交頻分復用的基本原理與關鍵技術M.

13、北京：國防工業出版社，2006.4郭梯云，楊家瑋，李建東.數字移動通信（修訂本）M.北京:人民郵電出版社，2001.濟南大學畢業論文開題報告5王華,李有軍,劉建存.MATLAB電子仿真與應用教程 M.北京：國防工業出版社,2007:40-80.6孫志雄.基于MATLAB 的OFDM 系統仿真分析J.信息技術,2007, 3(12): 155-160.7陳長興，鄭洪濤，鞏林玉.基于MATLAB的OFDM系統仿真與性能分析J.通信技術，2009, 42 (1): 93-95.8樊昌信，曹麗娜.通信原理M.(第六版).北京：國防工業出版社，2011,1:20-40.9孫志雄.基于MATLAB 的OF

14、DM系統仿真分析J.信息技術，2007,12:155-160.10秦連銘，王香麗.OFDM技術應用現狀及前景展望J.中國科技信息，2009,1:26-27.11王靈垠，曹葉文.降低OFDM系統峰均功率比的低計算復雜度PTS方法J.通信學報，2009,10:1-7.12宮芳，何玉申.改進PTS算法降低OFDM峰均功率比的研究J.信息技術學報，2010.13高靜，汪晉寬，解志斌.就部分傳輸序列的 OFDM系統峰值平局功率比優化算法J. Journal ofData Acquisition & Processing, 2010,1.14 Xiao 丫，Lei X and S.Li. A Class of Low Complexity PTS Techniques for PAPR Reduction in OFDM Systems J. IEEE Signal Processing Letters, 2007, 14