单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第12章傲处理器接口芯片设计实例,第12章OFDM峰均比,12.1峰均比产生的原因,12.2OFDM系统中降低峰均,比的几种方法,BACK,第12章傲处理器接口芯片设计实例,由于OFDM系统各个子载波之间存在正交性,允许子信道,合的频谱相互重叠,因此与常规的频分复用系统相比,OFDM可,最大限度地利用频谱资源。然而由于OFDM符号是由多个独立,的经过调制的子载波信号相加而成的,这样的合成信号就有可,能产生较大的峰值功率,从而带来较大的峰值平均功率比,(Peak-to- Average power ratio,PAPR),有时也称为峰均比,(PAR),第12章傲处理器接口芯片设计实例,峰值平均功率比就是峰值功率与平均功率的比值,当它过,高时(相对单载波系统而言),OFDM发射机的输出信号的瞬时,值会有较大的波动,这将要求系统内的一些部件,例如功率放,大器、AD转换器、D/A转换器等具有很大的线性动态范围。,而反过来,这些部件的非线性也会对动态范围较大的信号产生,非线性失真,会为信号带来畸变,使叠加信号的频谱发生变化,从而导致各个子信道信号之间的正交性遭到破坏,产生相互干,扰,影响系统的性能。,第12章傲处理器接口芯片设计实例,12.1峰均比产生的原因,12.1.1OFDM系统发送端模型,OFDM系统发送端一般由基带单元、中频单元和射频单元,三部分构成,如图12.1.所示。在OHDM系统发送端的基带单,元,输入的比特流经过串/并变换成为N(总子载波个数)个并行,流,接着对其调制,产生OFDM符号,然后通过IFT变换,产,生一个过采样的时域波形输出;在中频单元,对输入的过采样,时域波形首先进行数字上采样,然后由D/A转换器输出中频模,拟信号;在射频单元,将输入的中频模拟信号频谱上搬移到相,应的射频频段上,之后经功率放大器输出。,第12章傲处理器接口芯片设计实例,基带单元,中频单元,射频单元,比特流凵串并,FI,数字,变换,调制映射,N点),DAL|信号频谱放大器豺,上采样转换,图12.1.1OFDM系统发送端模型,第12章傲处理器接口芯片设计实例,12.1.2峰均比的定义,时域复信号xn)的瞬时功率为(n)P,其平均功率为Pavg=s,El(n)2,信号最大峰值的瞬时功率与信号平均功率之比即,为峰均比,用dB表示形式如下:,ma,Cn,PaR(dB)=10 lg,E|xn|2,(12.1,对于OFDM系统来说,x表示经过IFT运算之后所得到,的输出信号,即,第12章傲处理器接口芯片设计实例,XW,当N个子信号都以相同的相位求和时,所得信号的功率就,会是平均功率的N倍,因而基带信号的峰均比可以为,PAR=10 IgN,例如,N=256的情况中,OFDM系统的PAR=24dB,当然这,是一种非常极端的情况,OFDM的峰均比通常不会达到这一数,值,第12章傲处理器接口芯片设计实例,e定义PAR为x(m)的瞬时功率与平均功率的比值为0,则,max(.,PARo(dB)= 10 lg,E,(12.12),实际中由于远远高于平均功率的峰值出现的概率很小,一般都把PAR0o作.参考指标。 PAR0表示x(n)的瞬时,功率与平均功率之比大于PAR的概率为00001,即,x(n)|2,PAR,0.0001,E,也就是说,x(n)的随机采样中有9999%的瞬时功率与平均,功率之比都小于PAR0o,第12章傲处理器接口芯片设计实例,12.1.3峰均比对系统的影响,由于一般的放大器都不是线性的,而且其动态范围也是有c,限的,所以当OFDM系统内这种变化范围较大的信号通过非线,性部件(例如进入放大器的非线性区域)时,信号会产生非线性,失真,产生谐波,造成较明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸,变,导致整个系统性能的下降,而且同时还会增加AD和D/A,转换器的复杂度并且降低它们的准确性。这里给出AMAM放,大器的模型:,(1+x2),(121.3),第12章傲处理器接口芯片设计实例,在现有的实用放大器中,p的取值范围一般介于2到3之间。,对于较大的p值来说,可以近似地被看成是限幅器,即只要小,于最大输出值,该放大器就是线性的,而一旦超过了最大输出,门限值,则对该峰值信号进行限幅。,因此,PAPR较大是OFDM所面临的一个重要问题,必须,要考虑如何减小大峰值功率信号的出现概率,从而避免非线性,失真的出现。克服这一问题最容易想到的方法就是采用大动态,范围的线性放大器,或者对非线性放大器的工作点进行补偿,但是这样所带来的缺点就是功率放大器的效率会大大降低,绝,大部分能量都转化为热能被浪费掉,而且成本也会加大,这些,在移动设备中都是绝对不允许的。,