近些年，计算机网络通信在有线通信和无线通信系统中，扮演着越来越重要的角色。因为其主要的目的是传送从模拟信号转变成的数字信号，所以其中必然有转变产生，一些损害因素，如噪声，干扰，衰减等等。正交频分复用技术(OFDM)这种通信技术，是把将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。　　OFDM不同于其它调制，它是一种多载波调制。对于每个单独的高频载波，OFDM用子载波同时传送大量的高比特率信号。各个子信道是相互正交的，因为各个子信道的间距等于这些周期的倒数。OFDM对于未来的宽频带无线通信系统，是一项非常好的技术。目前对于这一技术的研究领域，主要集中在数字信号处理里的及时性。国际标准已经采用这项技术用于高速无线通信，并且已经用于例如ADSL设备，IEEE802.11，IEEE802.16，IEEE802.16e，IEEE802.20，欧洲通信标准协会(ETSI)，宽带无线接入网络(BRAN)，高性能无线局域网技术(HIPERLAN)，数字视频点播系统(DVB)，数字信号广播(DAB)，无线异步传输(WATM)及很多工作在5Ghz带宽的无线局域网络。在无线通信应用领域，基于OFDM的系统非常的显著优势，因为这项技术能提供更强的免疫力来应对衰减和脉冲噪声。在硬件上可以采用傅里叶变换(FFT)技术来实现。OFDM同时也是下一代手机通信技术(4G)的备选技术之一，甚至是未来的LTE。　　正交频分复用技术(OFDM)在极高速率传输领域中，因为其高效性从而变得越来越突出。在高传输速率下，信道扭曲对于数据传输有着很重要的影响，并且基本上通过简单的接收器是无法复原该信号的。一种非常复杂的接收系统结构，用来正确的估算信道，从而这个估算能够用于复原接到的原始信号。最基本的需要就是高传输速率，并且通过结合错误纠正代码，时空代码与多样传输等技术，来保持稳定的正确率。正交频分复用技术具有许多显著的优点，例如:　　多径时延扩展性:OFDM对于无线通信中的多径时延引起的内部干扰具有很好的免疫作用。因为符号转变（通过转换高速度的数据信号至N低速度信号），时延性也会降低。同时通过运用保护时间和循环扩展的概念，符号间干扰(ISI)和载波间干扰(ICI)也能从系统中完全的移除。　　抗频率衰减选择信道:如果通道是用频率衰减选择，那么很多复杂的技术将被采用于接收端，为了单载波调制模式。但是在OFDM模式下有用的信道被分成了很多的相互正交的子载波。因此有用的通道带宽被转换成了许多衰减的子通道。从而可以推断出子载波只会被衰减，虽然通道的增益/相位随着子载波会不同。很多子载波甚至会最终因为衰减而消失，发送器中的适当的编码和交织可以复原用户的数据。　　高频率利用率:OFDM可以通过允许子载波在频域重叠来获得高频率利用率。同时对于子载波间的相互干扰，子载波被对于彼此相互正交。　　高效调制与解调:子载波的调制与解调是通过IFFT和FFT来完成的。为了实现在数字领域的调制与解调，对于高频率的晶体振荡器是不可避免的。　　对于脉冲噪声的稳定性:OFDM的持续时间比单个带有脉冲噪声的载波系统要长的多，被传送的字符任然可以很大程度上被复原，因为每个字符只会被噪声影响到一小部分。所以可以得出，对于脉冲噪声OFDM比单个载波系统有更强的稳定性，由于单载波调制方案可以增加他们的数据率，缩短符号时间，从而增加了占有带宽。所以OFDM可以通过将单个宽频带划分成多个窄的频带，来解决单个载波系统遇到的问题　　尽管如此，虽然正交频分复用技术有众多的优点，OFDM通信传输系统中还是存在着一些问题，原因是OFDM传输的信号是有许多单独的载波构成的，从而这些信号的模值可能在数值上非常的高。所以，OFDM中的主要缺点，就是这个系统中，信号具有非常高的峰值平均功率比(PAPR)，这意味着有些传输的信号可能峰值很大。一个大的PAPR将会增加从模拟到数字转换的复杂度，也会降低放大器的效率。当通过非线性来传输数据的时候，例如高功率放大器或者数模转换器，一个高脉冲将产生带外能量和带内失真，这将严重影响到系统的表现。所以如果高PAPR允许高功率放大器会影响到适应的通道。在这种情况下，种种缺陷将出现在系统中，例如数据丢失，复杂度增加，误比特率，功率增加内存需求，还有高失真。导致产生PAPR问题的一些具体细节如下所示:　　数据丢失:数据丢失的情况根据传输的数据有所不同。由于如果要求传输中没有错误，这将会比较苛刻，所以有时通道编码将会被用于保护边信息错误，如果不被保护那么这些信息最终导致数据丢失。　　增加复杂度:一个大的PAPR会在快速傅里叶变换里，还有数模转换里增加很多的复杂度。也许最严重的是降低了高功率放大器(HPA)的效率，因为它会因为这些低概率的高幅脉冲。　　误码率(BER)增加:另一个严重的因素是在接收端会有BER增大的影响。传输信号功率的增加，及接收端增大的误码率都会相关。误码率增加的原因可能是因为例如系统里的边信息产生的错误。　　传输信号功率增加:在众多的各项技术当中，增加传输信号的功率是非常重要的一点。例如，在基调注射技术中，需要这些等效的点需要与原始的店作相比较。这样传输的信号就可以通过这途径而增加。　　高PAPR可以让任何放大器在非线性去，因为有非必要的带外功率存在。为了阻止OFDM通信信号在子载波和带外波中的非饱和增长，必须减少输入信号的平均功率从而使放大器能够工作在正常的线性区，这叫做输入回退值(IBO)，从而能够得到一个恰当的输出回退值(OBO)。可以注意到，高的补偿会降低大功率放大器的电源效率，这对于一些例如手机等的应用设备的电池，会产生很大的影响。因此，PAPR的缺点能够胜过正交频分复用通信技术潜在的优势。在过去的10年终，很多不多的技术都被用于支持高PAPR，从而获得较好的PAPR削减结果，例如部分传输序列算法(PTS)，交叉存取，基调注入，阿达玛变换，分组编码，带纠错的分组编码，波峰修整，定标，峰还原载体，选择性映射，压缩扩张，等等。每种技术都有其自有的优点，同时也具有本文第二段提到的缺点。为了得到正交频分复用技术的优点，高峰值到平均峰值这个问题必须得解决。　　因此这项探讨的目的，是为了得到一种好的OFDM通信中的PAPR降低的解决方案。在这篇论文中，我们分析了正交频分复用技术中的PAPR问题，提供了一个PAPR减少的理论方案，研究正交频分复用技术的高峰值到平均功率的通信系统，研究适用于通信系统中PAPR减少问题的技术，研究现有技术的表现情况，去提高PAPR降低技术，去仿真现有的PAPR减少技术，并且比较我们的PAPR减少技术与现有的技术的区别。　　论文主要工作如下:　　此文研究的目的，是提出3种解决途径及1种算法，用于OFDM通信中的PAPR减少问题，从而能够获得较好的结果。同时也不会影响到系统的其他部分算法及低复杂度问题。　　第一个主要的思想，就是提出混合技术用于PAPR减小，具体就是同时采用预留子载波技术(TR)与选择性映射技术(SLM)，运用Hanowa矩阵得到低复杂度的相位向量序列，这其中也会用到快速傅里叶变换(FFT/IFFT)。在这里会用到峰值预留子载波算法（TR)。这项技术的主要优点有，它不需要传送副信息，同时接收端也不需要做额外的操作，低复杂度并且可以向下兼容。这项技术是基于增加一个数据块和时间域信号。数据块是依赖于时间域信号的，用于减小峰值，这个时间域信号可以由传输系统和接收端计算得出。峰值预留子载波算法对于降低资源利用率具有非常显著的效果。正是基于这些原因，TR算法因该是具有非常广的商业前景的。通过TR技术的PAPR减少技术，非常注重数量、位置还有载波的峰值。当今世界很多研究都是围绕着提高TR技术的。每项技术都有其各自的优点，而且可以运用与不同的条件下，其中的有些会有很好的结果，但是回事系统变得复杂，或者有些能够简化系统但是不能取得较好的结果。不管怎样，我们提出的算法中，我们可以选择很多参数从而在系统的复杂度和效果间取得一个平衡点。在我们的TR技术中，一些未用到的子载波，叫做峰值降低载波，将被用于减少高PAPR并且被设计为与子载波正交，他们不会发生扭变（注意在峰值预留子载波算法中，有些载波为了PAPR减小而被保留，有些载波没有用于传输，意味着数据中将有部分丢失。这种方法对数据向量和峰值减少向量有一定严格的要求）。总的来说有2中方法用于减少TR技术里面的PAPR。这意味着首先得选择峰值降低载波(PRC)，用于减少PAPR的TR里面，可以提升PAPR的结果。我们这项峰值预留子载波算法的关键，就是找到一个时间域P用来加到初试的时间域Y上面。这样高PAPR将会因为Y和P被限制于不同的子空间而降低，数据也不会发生扭曲。但是峰值预留子载波算法主要的问题是寻找P银子非常的复杂，因为通过TR技术的PAPR减少算法会同时影响到平均搞好和信号峰值。在另一方面选择性映射技术是为了减少PAPR的OFDM一项技术，数据符号是一组旋转向量生成的，它伴随着PAPR并且其中最低的PAPR将被用于发送。在一些选择性映射技术中，额外的一些信息例如哪些数据将被应用，也将传输到输出端。这将在编码上造成一些潜在的问题，会产生一些噪声，也会很明显的导致输出速率的降低。但是我们的选择性映射技术中，我们改善了方法，这样可以更好的减少PAPR，这意味着将不需要副信息（可以注意到通过选择性映射而PAPR降低的数量，取决于相位序列的数量及相位序列的设定方式）。在后面中我们会用到更少的预留子载波大概占带宽的4％左右，通过在512个OFDM载波里牺牲20个左右来达到4％这个比例。也就是说，20个左右的子载波不用于传输数据，而是用于减少暂时的信号峰值，发送器也不会发送一些依赖于小的子载波的用于PAPR的数据。接着信号会通过Hanowa矩阵发生相位的反转，这样可以得到相位向量序列，会造成SLM中的一些复杂性。　　为了评估我们提出方法的表现情况，用MATLAB仿真工具，并且用互补累积分布函数(CCDF)，来验证512个载波保留4％用作于预留载波。在这个的结果中，我们得到1.3dB的PAPR衰减值并且从Matlab图示中可以看到复杂度很低，同时也可以注意到在SLM计算之前运用TR算法，PAPR比原始数据有2dB的衰减。　　第二个是，一项尖端的PAPR衰减计算，叫做迭代剪裁和过滤计算(ICF)，并且运用DCT/IDCT转换可以完成高效的OFDM传输系统的传输，可以通过征集四相相移键控调制技术(QPSK)。削减滤波技术能够提供一个高效的PAPR减小，但是同时会有一些数据的扭曲。在这里提出的相结合中，会用一个公式来去掉及时的信号峰值，并且硬限幅将会用来减少总体的峰值。一项新的离散余弦变换(DCT/IDCT)将会被用来代替快速傅里叶变换(FFT/IFFT)，这样能提高时间域的OFDM信号的插值，因为快速傅里叶逆变换在一些复杂的情况下是通过传输同步和正交调节来完成的。但不管怎样运用DCT/IDCT算法，都可以完全的避开正交相位/同相不平衡的问题，利用DCT/IDCT系统而不是FFT/IFFT实现多载波调制方案，因为DCT系统的带宽优势可言得到，而且利用DCT算法可以提供比FFT算法更少的计算步骤，原因是计算一块DCT实际上不需要把图像分成FFT算法那样。另一个利用DCT转换的思想就是减少自序列相关的符号，就不需要传输副信息到接收端了，这样高PAPR就会减少复杂度了。在放大前剪裁和过滤剪辑OFDM信号的峰值，就可以限制PAPR的问题，这样也不需要另外一些赴西安西，因为剪裁技术是属于信号畸变方法的。所以得出，剪裁信号后，多载波信号的频率效率可以降低复杂度，并且为了达到减少误码率(BER)，可以通过滤掉不需要的频率。所以说滤波技术可以提供更好的表现，因为它给信号带入了更少的早上，更少的峰值而且不需要很复杂的计算。这背后我们主要的想法是我们利用DCT/IDCT来设计一个高效的迭代剪裁和过滤技术，用于高效的OFDM通信系统。在这个工作的第一次迭代中，新的OFDM字符通过DCT/IDCT技术进入到ICF块中。之后剪裁和过滤分别肚子的运行（运用DCT/IDCT的迭代剪裁和过滤技术已经在上面阐述过）。在最后的一次迭代中，产生了输出结果并且可以注意到，这个迭代技术反复多次计算以获得理想的振幅从而限制了了带辐射。　　在Matlab环境下运用互补累积分布函数(CCDF)仿真，OFDM的128个子载波并且利用QPSK映射的结果比较好，第一次迭代后OFDM的PAPR减少了1.8db，接着的后面两次为2.7db和3.6db，这其中也用到了ICF技术和DCT/IDCT技术。　　最后一个是，PAPR的新的混合算法减少了基于DCT变换和矩阵相结合的低复杂度提出了选择映射。这个提出的方案的主要想法是设计两个合适的方法之间的结合技术。一个是DCT矩阵变换算法，另一个是我们已经提出的使用空间矩阵来产生这个相位矢量序列，用于SLM技术块的复杂度的花费。SLM是一种相位旋转的方法。这些数据是相位旋转的。在已选定的映射器产生的一套充足的不同的候选的数据块中，都代表和原始数据块相同的信息，其次关于最低PAPR的最有名的信号被用来作为传输。SLM方案是减少峰值出现的那么频繁的高PAPR的初始概率方法之一。这个工作中，数据流被转换成N*N阶的DCT矩阵。然后已转换的数据用SLM单元进行处理，每一个数据块，通过不同数量的庠序矢量和像Hanowa,Riemann and Hilbert那样，作为相位矢量序列来相乘，目的是避免可能的快速搜索最优值的系统的随机性，实现低复杂度的执行系统的矩阵的每一行成倍增加。如果数据在IFFT之前通过DCT矩阵实现了，传输线的输入序列的自相关系数就会减小，那么OFDM信号的PAPR就会以低复杂度减小，然后转换数据;来通过对空间激增矩阵来选择映射块。因此高PAPR可以在没有边缘信息被要求的情况下再次被缩减，因为这个矩阵可以在接收机恢复原始数据传播与最低PAPR的情况下产生。最后的工作是，我们应该表示出这个建议的算法的步骤:　　在仿真的复杂基带，长度为1027的带有BPSK调制，通过互补累积分布函数特征明显的OFDM符号显示的辅助波，和使用其他的相位序列的矩阵的SLM方案比起来，证明Hanowa矩阵方法提供了最好的PAPR减少量，减少了大约8.2dB，少于低复杂度的原始信号，使用Riemann减少了PAPR大约4.7dB，通过DCT算法，使用Hilbert矩阵法减少了约2.5dB。这个方法也避免了相位序列选择中的随机性，使得接收器在解码时更简单。额外的好处是，这个矩阵可以在接受者方产生，以获取数据信号结束，因此，它不被要切发送边缘信号。　　因此根据仿真结果，在Matlab中的评估，我们早期提出的每一个技术表明，这对于接近算法是有效的证明了减少PAPR和带有提供改善位错误率低复杂度，非常适合用于OFDM通信信号中的不同情况中。　　这个论文的最后，我们的总结是提供了一个可能的未来的工作，它可以得到改善，如下:我们提出的技术可以通过应用多种未来的最优化PAPR规范的矩阵程序被扩展，也可以以更高的调制和更高的辅助波数字来扩展，应用到其它的无线通信系统中。　　这个论文中，用于低复杂度的PAPR的成熟的方法可以和诸如迭代法剪裁，使用DCT/IDCT过滤技术可以被添加作为最后的阶段码的其它的技术，有一个商界的部分传输序列信号码，这种方法也可以和编码技术相结合，来进一步改善位错误率的执行。带有部分传送序列的已选择的映射进一步减少了系统的复杂度，峰点功率也可以被检测到。基于中哟啊矩阵和交叉技术的已选择的映射可以连接在一起，来促进重要的缩减复杂度和PAPR缩减的一个更好的方法。这样找到一个有效的方法来减少一个像样的PAPR缩减执行的计算复杂度是非常重要的，在已选择的映射执行中的更多的主题。另一种和活跃星群相结合的色调保护的混合技术也可以进行仿真。