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目录
正交频分复用（OFDM）中峰均功率比（PAPR）问题及降低技术研究
⛳️赠与读者
👨💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能解答你胸中升起的一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“躺平”上的尘埃吧。
或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎
💥1 概述
正交频分复用（OFDM）中峰均功率比（PAPR）问题及降低技术研究
正交频分复用（OFDM）技术因其高频谱效率和抗多径衰落能力被广泛应用于无线通信系统。然而，其高PAPR特性导致信号在功率放大器中易进入非线性区，引发带内失真和带外辐射，严重制约系统性能。为解决此问题，选择映射（SLM）和部分传输序列（PTS）作为无失真概率类技术的代表，成为研究热点。以下从技术原理、仿真实现、性能对比及研究进展展开分析。
一、PAPR问题的定义与影响
1. PAPR的数学定义
PAPR定义为时域信号峰值功率与平均功率的比值：
2. 高PAPR的负面影响
- 功率放大器非线性失真：高峰值需放大器高线性动态范围，否则信号畸变，误码率（BER）升高。
- 设备成本增加：高线性功放需额外功耗和散热设计，增加基站与终端成本。
- 频谱效率降低：带外辐射导致邻信道干扰。
二、SLM与PTS技术原理及实现
1. 选择映射（SLM）
核心思想：生成多个相位旋转的候选信号，选择PAPR最低者传输。
实现步骤：
关键优化：
- 相位序列设计：使用Riemann矩阵或伪随机序列提升相位多样性，增强PAPR降低效果。
- 侧信息传输：需额外传输相位因子索引，导致带宽效率损失（约log2Ulog2U比特/符号）。
2. 部分传输序列（PTS）
核心思想：将数据分割为子块，独立调整子块相位后组合，寻找最优相位组合。
实现步骤：
三、研究进展与挑战
1. 混合技术
- SLM+PTS组合：结合两者的相位优化策略，可提升PAPR降低效果（如SLM-PTS方案降低24%的PAPR）。
- 智能算法优化：利用遗传算法或深度学习优化相位序列生成，减少计算量。
2. 未来方向
- 低复杂度设计：改进PTS的分块策略（如循环移位分割），或采用压缩感知减少候选信号数量。
- 免侧信息传输：通过盲检测或编码技术消除侧信息需求，提升频谱效率。
四、结论
SLM和PTS作为无失真PAPR抑制技术的代表，在仿真中表现出显著效果，但需权衡计算复杂度与性能。未来研究需进一步结合新型调制技术（如FBMC-OQAM）和智能算法，推动其在5G/6G系统中的应用。
复杂度控制策略：
- 分层搜索：如ML-PTS通过多层迭代避免局部最优，减少计算量。
- 遗传算法：优化相位因子搜索路径，降低复杂度。
-
OFDM：正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）
-
PAPR：峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio）
-
SLM：选择映射（Selected Mapping）
-
PTS：部分传输序列（Partial Transmit Sequences）
SLM和PTS的中文解释
-
选择映射（SLM）
SLM是一种通过生成多个相位旋转的子载波数据，并选择具有最低PAPR的信号进行传输的技术。具体来说，输入数据被分为多个子块，每个子块通过相位旋转因子进行处理，最终选择PAPR最小的信号进行传输。 -
部分传输序列（PTS）
PTS方法是将OFDM信号分成若干个子序列，并对每个子序列施加相位旋转因子，从而降低PAPR。通过优化这些相位因子，可以找到PAPR最小的信号。
这两种技术都广泛应用于OFDM系统中，用于降低PAPR，从而提高系统的功率效率和信号质量。
仿真
-
OFDM：勾选以仿真OFDM信号并测量其PAPR
-
SLM：勾选以仿真OFDM信号，应用SLM技术并测量其PAPR
-
PTS：勾选以仿真OFDM信号，应用PTS技术并测量其PAPR
调制
-
QAM：所需的QAM阶数
-
载波数：OFDM的子载波数量
OFDM
-
N：OFDM的IFFT大小
-
OFDM符号：OFDM符号的数量（IFFT的数量）
PAPR降低
-
相位分辨率：PAPR降低技术的旋转相位分辨率
-
SLM
-
SLM尝试次数：使用SLM降低PAPR的尝试次数
-
-
PTS
-
分区数量：不相交信号分区的数量
-
PTS尝试次数：使用PTS降低PAPR的尝试次数
-
参数仿真：运行多次仿真，使用不同配置进行比较
-
参数：定义每次仿真中要更改的参数（如果选择“无”，则只运行一次仿真）
图形
-
文本框：保存图形的名称，.jpg会自动添加（如果为空，则为“figure.jpg”）
-
保存图形：勾选以保存显示的图形（必须在运行仿真之前设置）
📚2 运行结果
部分代码：
% --- Executes just before PAPR_GUI is made visible.
function PAPR_GUI_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
% This function has no output args, see OutputFcn.
% hObject handle to figure
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% varargin command line arguments to PAPR_GUI (see VARARGIN)
% Choose default command line output for PAPR_GUI
handles.output = hObject;
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
% UIWAIT makes PAPR_GUI wait for user response (see UIRESUME)
% uiwait(handles.figure1);
addpath('Module')
addpath('Control')
addpath('View')
% --- Outputs from this function are returned to the command line.
function varargout = PAPR_GUI_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)
% varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT);
% hObject handle to figure
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Get default command line output from handles structure
varargout{1} = handles.output;
function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to edit1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit1 as text
% str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit1 as a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to edit1 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles empty - handles not created until after all CreateFcns called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
% See ISPC and COMPUTER.
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
set(hObject,'BackgroundColor','white');
end
% --- Executes on selection change in pop_QAM.
function pop_QAM_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pop_QAM (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: contents = cellstr(get(hObject,'String')) returns pop_QAM contents as cell array
% contents{get(hObject,'Value')} returns selected item from pop_QAM
% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function pop_QAM_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to pop_QAM (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles empty - handles not created until after all CreateFcns called
% Hint: popupmenu controls usually have a white background on Windows.
% See ISPC and COMPUTER.
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
set(hObject,'BackgroundColor','white');
end
function edit2_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject handle to edit2 (see GCBO)
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)🎉3 参考文献
文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。(文章内容仅供参考，具体效果以运行结果为准)
[1]张秀艳.降低正交频分复用系统峰均功率比算法的研究[D].东北石油大学[2025-02-18].
[2]侯楚林.降低OFDM峰均功率比的选择性映射和部分传输序列技术[J].现代计算机(专业版), 2013, 000(023):3-6.
[3]及永会.正交频分复用系统中降低峰均功率比的研究[D].东北大学,2008.DOI:10.7666/d.Y1843485.
🌈4 Matlab代码实现
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