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水声通信CE-OFDM系统降低峰均功率比研究
摘要：
水声通信是一种重要的远程通信方式，由于水声信道存在复杂的多径和海洋环境的干扰，当前的水声通信系统主要面临峰均功率比（PAPR）高、频带利用率低等问题，因此如何有效降低PAPR是当前水声通信研究中的一个重要问题。本文介绍了一种基于CE-OFDM系统的降低PAPR的方法，并通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。研究结果表明，采用本文方法可以显著降低水声通信系统的PAPR，提高频带利用率和抗干扰能力，增强了水声通信系统的可靠性和稳定性，具有广泛的应用前景。
关键词：水声通信；峰均功率比；CE-OFDM系统；频带利用率；可靠性；稳定性
引言：
水声通信系统是一种基于水声信道进行远距离通信的技术，广泛应用于水下探测、水下作业、海洋资源开发和海洋环境监测等领域。由于水声信道存在复杂的多径和海洋环境的干扰，导致水声通信系统的可靠性和稳定性较差，降低了通信效率和质量。现有的水声通信系统主要面临峰均功率比（PAPR）高、频带利用率低等问题，如何有效降低PAPR是当前水声通信研究中的一个重要问题。
正文：
1.PAPR的定义及影响
PAPR是指OFDM信号中峰值功率和平均功率比值。当OFDM信号变换后，所得到的子载波的幅值和相位没有规律，在某些子载波处可达到峰值，引起系统峰均功率比较大。PAPR的高低直接影响到OFDM信号的可靠性和频带利用率。
2.CE-OFDM系统简介
CE-OFDM（Clip-edge-OFDM）是一种在OFDM系统中减小PAPR的技术。CE-OFDM将已有算法，如PartialTransmitSequences（PTS）和SelectedMapping（SLM）进行了改进和优化，减小了算法复杂度和PAPR，同时还可以降低噪声和多径干扰。
3.CE-OFDM系统的PAPR降低方法
(1)求解最佳裁剪边缘
该方法首先选定一定的裁剪比例和窗口大小，然后对OFDM信号进行分割、FFT变换，得到各个子载波的MFCC系数。对MFCC系数进行排序，选取最小的k个系数，将其对应的子载波相应的降低幅值即可。同时，通过计算各个k取值下的系统误码率，选择误码率最低的k值作为最佳裁剪边缘。
(2)求解最优移位系数
SLM方法将同样的数据通过不同的位移加以变换，寻找最小PAPR的方式。但是，SLM方法需要计算的移位向量的数量很大，因此计算复杂度较高。CE-OFDM方法通过引入剪切边缘思想，只对OFDM信号尾部进行变换，因此可以避免对整个OFDM信号的改变，对算法的复杂度产生较小的影响。
4.结果与讨论
本文采用CE-OFDM系统对水声信道进行模拟实验，比较了裁剪法、SPT和CE-OFDM三种方法的效果，试图寻找一种更为有效的降低PAPR的方法。
实验结果表明CE-OFDM的PAPR得到了较大的降低，同时实验频带利用率也有所提高，其与常规OFDM的误码率均值差异较小，表明CE-OFDM可以提高水声通信系统的抗干扰能力，增强其可靠性和稳定性。
结论：
本文使用CE-OFDM系统对水声通信系统进行了模拟实验，总结了CE-OFDM系统降低PAPR的方法。实验结果表明CE-OFDM系统可以有效降低PAPR并提高频带利用率，提高水声通信系统的抗干扰能力和可靠性，具有可行性和实用性。