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OFDM系统降低峰均功率比的概率类方法研究
OFDM系统是一种常见的数字通信系统，它具有抗多路径衰落和支持高速数据传输等优点。然而，OFDM系统在传输过程中存在峰均功率比(PAPR)较高的问题，这会给系统设计和实现带来很大的挑战。降低OFDM系统的PAPR已经成为研究人员关注的重要问题。
本文将介绍OFDM系统PAPR问题及其对系统性能的影响，然后分析并比较当前主流的PAPR降低技术，最后，介绍一些新的概率类方法，探讨这些方法的优缺点以及在实际应用中的适用性。
一、OFDM系统PAPR问题
OFDM系统中的每个子载波在频域上都是一种正弦波调制，因此在所有子载波相加的过程中可能会发生干扰，并导致PAPR出现。PAPR是OFDM系统中，峰值功率和平均功率之比的度量。它是指信号的瞬时功率达到的最高值与信号平均功率之比。
OFDM系统中高PAPR值会导致系统性能受到影响，包括信号失真、码间干扰等问题。因此，OFDM系统的设计和实现需要降低PAPR值以提高系统的可靠性和效率。
二、PAPR降低技术
目前，已经有很多技术用于降低OFDM系统中的PAPR，这些技术主要分为两类：传统的技术和新的方法。
1.传统技术
传统技术主要包括以下三种：分集、预编码和裕量技术。
分集技术包括天线分集和时空分集两种方式，这些技术可以利用多个天线或时间上的冗余来减小信号的干扰，从而减小PAPR的值。
预编码技术通过对发送端信号的编码来减小PAPR。目前有两种预编码技术被广泛使用：多输入多输出(MIMO)和离散傅里叶变换(DFT)预编码技术。这些技术可以在保持数据传输速率不变的情况下，减小PAPR的值。
裕量技术则是设定一个固定的峰值功率阈值来限制发送信号的幅值，从而减小PAPR。这种技术可以通过限制发射信号的幅值来控制信号的峰值功率，但是也会降低系统的传输速率。
2.新的方法
新的方法主要包括有选择性映射、复合映射和类似非改变信号的技术等。
选择性映射技术是一种将时域信号映射到不同的信号空间的技术。这种技术可以利用构造不同的映射算法，在牺牲一些误差性能的情况下实现PAPR的降低。选取合适的映射算法将OFDM信号投射到低PAPR空间，从而达到PAPR的降低的目的。但是，选择性映射技术带来的误码率增加和信号的峰均功率比减小之间的折衷关系需要进一步考虑。
复合映射技术改变了OFDM发送信号的符号，这种方法可以通过改变子载波的相位和电平，从而减小PAPR。这种技术可以用于多天线系统，但是需要实时计数，并对多种情况做出不同的响应。
类似非改变信号的技术是一种将传输信号进行非线性变换，使其在被发射时峰均功率比被减小的技术。这种技术具有有效的PAPR减小效果，但是也带来了一定的功放线性度问题。
三、概率类方法
近年来，一些基于概率的技术已经被提出来解决OFDM系统中PAPR高的问题。
1.前向错误纠正
前向错误纠正技术是一种新兴的技术，可以将PAPR最小化。这种技术需要在发送端和接收端之间增加冗余码。发送端在发送数据之前，通过编码的方式改变数据，使得在接收端可以通过检测和纠错码来减小加入的噪声对于数据的干扰。前向错误纠正技术可以有效地减少PAPR，但需要增加冗余码长度，从而影响传输速率。
2.初始化技术
初始化技术是一种将OFDM信号初始化为一些特定的形式，以减少PAPR值的技术。最常用的初始化技术是基于离散傅里叶贝塞尔函数(dFBF)的方法。dFBF可以根据传输的信息内容自适应地选择初始位置和规模尺度，从而在保证降低PAPR的同时，尽可能减少信号失真。
3.概率调制方法
概率调制方法是一种通过改变子载波数据的概率分布函数，从而减少信号的峰值功率比。一种带有链式的干扰消除方案是设计一个翻转节点链将原始OFDM信号转化为具有较低PAPR的新信号。概率调制方法具有非常好的性能，但是在实际应用中较难实现。
四、结论
OFDM系统中峰均功率比问题已经引起了广泛的重视。对于OFDM系统的设计和实现来说，PAPR值的大小具有重要的意义。针对PAPR问题，研究人员提出了许多有效的降低PAPR的技术。传统技术主要包括分集、预编码和裕量技术，而新的方法则主要包括选择性映射、复合映射和类似非改变信号的技术。除此之外，基于概率的技术，如前向错误纠正、初始化技术和概率调制方法也被提出来。这些新的技术不仅能够有效降低PAPR，而且对于提高系统性能和可靠性也具有积极的影响。
总之，在实际应用中，对于不同的OFDM系统，需要选择合适的技术。未来，需要进一步深入研究和探讨，开发出更为先进，实用和高效的PAPR降低技术。