OFDM系統(tǒng)的失真抵消方法

本文通過(guò)采用中的拋物線模型，根據(jù)OFDM系統(tǒng)中的頻域?qū)ьl信號(hào)估計(jì)出失真的參數(shù)，從而恢復(fù)出的失真信號(hào)并進(jìn)行失真抵消。仿真結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的方法相比，采用本文提出的新方法，在高信噪比下約有2dB的性能增益。

1 系統(tǒng)模型

OFDM 系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)如圖1所示。發(fā)射機(jī)首先將二進(jìn)制信源映射為固定星座圖上的復(fù)數(shù)點(diǎn)，并轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)流，每個(gè)OFDM 符號(hào)的并行數(shù)據(jù)的數(shù)目由系統(tǒng)的子載波數(shù)決定。然后在中插入位置及大小均預(yù)先確定的導(dǎo)頻信號(hào)，為指定的導(dǎo)頻位置。這些導(dǎo)頻信號(hào)所發(fā)送的信息對(duì)于接收機(jī)來(lái)說(shuō)是己知的，因此可以用來(lái)估計(jì)外界環(huán)境對(duì)發(fā)送信號(hào)的影響，如時(shí)變信道作用等，本文將其用于對(duì)失真信號(hào)的估計(jì)。將數(shù)據(jù)流做IFFT運(yùn)算變換為時(shí)域信號(hào)，最后轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)流并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和功放，變成模擬信號(hào)被發(fā)送出去，如圖1所示。

對(duì)于硬限幅系統(tǒng)，信號(hào)失真可以建模為具有隨機(jī)參量的拋物線，如圖2所示。

2 失真的抵消制作的方法

對(duì)失真的信號(hào)的抵消，先進(jìn)行利用有關(guān)已知的信息來(lái)估計(jì)我們得到的失真的信號(hào)，然后就對(duì)原始的信號(hào)里出現(xiàn)的抵消的失真所帶來(lái)不同影響：

其關(guān)鍵為如何做出較好恢復(fù)對(duì)OFDM系統(tǒng)中出現(xiàn)失真的信號(hào)，下面就采用了拋物線方式進(jìn)行模型的研究來(lái)解決問(wèn)題所制造方法。

首先就分析了失真的信號(hào)所特有頻域的特性。根據(jù)對(duì)拋物線的模型的分析，對(duì)我們做出DFT的變換，可以具體的得相關(guān)失真的信號(hào)分析出來(lái)頻域估計(jì)的表達(dá)。

我們所理解的隨機(jī)的變量發(fā)生的影響主要是對(duì)幅度的影響，但是最主要的影響還是相位。

首先進(jìn)行頻域估計(jì)的時(shí)長(zhǎng)。

采用的最小平均值的方法計(jì)算誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE) 準(zhǔn)則里從樣本的點(diǎn)中頻域估計(jì)計(jì)算出，即就尋找到了頻域的估計(jì)多個(gè)值，計(jì)算出結(jié)果。

最后通過(guò)計(jì)算，利用已經(jīng)恢復(fù)的出的頻域估計(jì)的失真的信號(hào)，我們可從中接收頻域估計(jì)的信號(hào)里抵消出失真出現(xiàn)影響，恢復(fù)原來(lái)的出原始的信號(hào)。

需要最后說(shuō)明，由于在推導(dǎo)里采用的是方式近似的方法，因此就需要盡量的滿足需用條件。在頻域估計(jì)的時(shí)候所進(jìn)行的取導(dǎo)的頻域數(shù)量應(yīng)要盡的量滿足對(duì)該頻域估計(jì)的條件，以保證了對(duì)估計(jì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)準(zhǔn)確性。也是盡量的選用了頻率估計(jì)較低出現(xiàn)子載波點(diǎn)來(lái)進(jìn)行的估計(jì)。

3 仿真的結(jié)果和分析

仿真就是采用了在2048個(gè)子載波數(shù)據(jù)里的OFDM 系統(tǒng)，數(shù)據(jù)是采用的16QAM進(jìn)行的調(diào)制，原始進(jìn)行發(fā)送的信息就均勻的分布于星座圖基本點(diǎn)上。功放出現(xiàn)限幅的門限以及進(jìn)行輸入的信號(hào)出現(xiàn)幅度的均值的比是4.5dB。在對(duì)信噪比是6dB 14dB的區(qū)域內(nèi)，我們了解的是對(duì)本文進(jìn)行算法以及文獻(xiàn)中出現(xiàn)的算法有錯(cuò)誤的符號(hào)率(Symbol Error Rate，SER)的曲線，這個(gè)結(jié)果如圖3所示。

圖3中出現(xiàn)三條的曲線依次為：采用的是本文進(jìn)行的算法對(duì)失真的抵消后出現(xiàn)性能的曲線，采用的文獻(xiàn)為顯示的方法而進(jìn)行了失真的抵消后出現(xiàn)性能的曲線以及沒(méi)有造成的失真的抵消出現(xiàn)系統(tǒng)的性能的曲線。可以了解到的是，在文獻(xiàn)中所進(jìn)行述描述的方法安全的進(jìn)行了抵消掉的部分的非線性對(duì)失真所在的系統(tǒng)的性能出現(xiàn)了影響，它相對(duì)于沒(méi)有進(jìn)行采用的失真的抵消出現(xiàn)系統(tǒng)占有1.5dB一2dB性能的增益情況。在對(duì)低信的噪比相比之下，本文顯示的方法以及在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的方法有較高的相同點(diǎn)性能的顯示，隨著對(duì)信噪比方法進(jìn)行提高，本文所述新方法的性能的明顯要優(yōu)于在文獻(xiàn)所述方法，在對(duì)信噪比是14dB時(shí)，本文顯示方法占有比較的文獻(xiàn)出現(xiàn)方法為性能里較好的2dB。

在影響了算法的性能為主要的原因的實(shí)際上為收到了導(dǎo)頻的信號(hào)中出現(xiàn)了雜音的噪聲，對(duì)于顯示的文獻(xiàn)說(shuō)明方法中，它為失真進(jìn)行了簡(jiǎn)潔定義是在線性的函數(shù)中，為其頻域估計(jì)的結(jié)果所包含的對(duì)于整個(gè)信號(hào)進(jìn)行了平均，一定是在某些程度上對(duì)消除的噪聲所帶來(lái)一些誤差。所以在這種的方法使得每個(gè)點(diǎn)在瞬時(shí)的噪聲不會(huì)有敏感的感覺(jué)，高性的噪比以及在低信的噪對(duì)比之下出現(xiàn)的性能的增益的差別不會(huì)是不大的。而在本文中顯示的方法表示對(duì)依賴于失真的參數(shù)頻域估計(jì)，對(duì)精度以及對(duì)噪聲的關(guān)系相對(duì)密切。所以對(duì)高信的噪比之下，其失真的估計(jì)出現(xiàn)的情況要準(zhǔn)確一些，同時(shí)對(duì)其出現(xiàn)的性能的增益有明顯在低信的噪比之下較好性能的增益的結(jié)論。

4 結(jié)論

OFDM 系統(tǒng)有著較高的峰均比。由于功放的線性范圍有限，會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的信號(hào)失真，本文研究了對(duì)這種失真的抵消方法。通過(guò)將失真建模為拋物線模型，本文分析了其頻域特性，推導(dǎo)出了失真的兩個(gè)參數(shù)：初始時(shí)刻和時(shí)長(zhǎng)分別影響頻域信號(hào)的相位和幅度?；诖?，本文利用最小均方誤差準(zhǔn)則在頻域上對(duì)失真參數(shù)做了估計(jì)，最終恢復(fù)出失真信號(hào)并進(jìn)行失真抵消。仿真結(jié)果表明，在低信噪比下，本文所述方法與文獻(xiàn)的方法具有近似相同的性能，而隨著信噪比的升高，本文的新方法比文獻(xiàn)所示的方法有約2dB的性能增益。