OFDM的基本原理剖析

第一篇：OFDM的基本原理剖析

OFDM的基本原理剖析 从FDM到OFDM

早期发展的无线网络或移动通信系统，是使用单载波调制(Single-carrier Modulation)技术，单载波调制是将要传送的信号(语音或数据)，隐藏在一个载波上，再藉由天线传送出去。信号若是隐藏于载波的振幅，则有AM、ASK调制系统；信号若是隐藏于载波的频率，则有FM、FSK调制系统；信号若是隐藏于载波的相位，则有PM、PSK调制系统。

使用单载波调制技术的通讯系统，若要增加传输的速率，所须使用载波的带宽必须更大，即传输的符元时间长度(Symbol Duration)越短，而符元时间的长短会影响抵抗通道延迟的能力。若载波使用较大的带宽传输时，相对的符元时间较短，这样的通讯系统只要受到一点干扰或是噪声较大时，就可能会有较大的误码率(Bit Error Ratio, BER)。

为降低解决以上的问题，因此发展出多载波调制(Multi-carrier Modulation)技术，其概念是将一个较大的带宽切割成一些较小的子通道(Subchannel)来传送信号，即是使用多个子载波(Subcarrier)传来送信号，利用这些较窄的子通道传送时，会使子通道内的每一个子载波的信道频率响应看似平坦，这就是分频多任务(Frequency Division Multiplexing, FDM)观念。

因为带宽是一个有限的资源，若频谱上载波可以重迭使用，那就可以提高频谱效率(Spectrum Efficiency,η)，所以有学者提出正交分频多任务(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)的技术架构。FDM与OFDM两者最大的差异，在OFDM系统架构中每个子信道上的子载波频率是互相正交，所以频谱上虽然重迭，但每个子载波却不受其他的子载波影响。

图1 FDM与OFDM频谱

FDM和OFDM频谱互相比较，如图1所示，OFDM所须的总带宽较小，倘若可以提供的载波总带宽是固定的，则OFDM系统架构将可以使用更多的子载波，使得频谱效率增加，提高传输量，而能应付高传输量需求的通讯应用。因带宽切割所以子载波的带宽都不大，其信道特性可视为频率非选择性信道(Frequency Nonselective Channel)，此类型通道所呈现的现象，其子载波的信道频率响可视为相同，因此接收端的均衡器(Equalizer)不会像单载波系统这么复杂，大多 只要单一级数(One-tap)的均衡器，即可补偿回来信号在信道上所受到的影响。OFDM的基本原理

现在，我们知道，OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。在对每个载波完成调制以后，为了增加数据的吞吐量、提高数据传输的速度，它又采用了一种叫作HomePlug的处理技术，来对所有将要被发送数据信号位的载波进行合并处理，把众多的单个信号合并成一个独立的传输信号进行发送。另外OFDM之所以备受关注，其中一条重要的原因是它可以利用离散傅立叶反变换/离散傅立叶变换（IDFT/DFT）代替多载波调制和解调。

OFDM的基本原理是将高速信息数据编码后分配到并行的N个相互正交的载波上，每个载波上的调制速率很低(1/N)，调制符号的持续间隔远大于信道的时间扩散，从而能够在具有较大失真和突发性脉冲干扰环境下对传输的数字信号提供有效地保护。OFDM对多径时延扩散不敏感，若信号占用带宽大于信道相干带宽，则多径效应使信号的某些频率分量增强，某些频率分量减弱（频率选择性衰落）。OFDM的频域编码和交织在分散并行的数据之间建立了联系。这样，由部分衰落或干扰而遭到破坏的数据，可以通过频率分量增强部分的接收的数据得以恢复，即实现频率分集。

OFDM增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。在单载波系统中，单个衰落或者干扰可能导致整个链路不可用，但在多载波的OFDM系统中，只会有一小部分载波受影响。此外，纠错码的使用还可以帮助其恢复一些载波上的信息。通过合理地挑选子载波位置，可以使OFDM的频谱波形保持平坦，同时保证了各载波之间的正交。

OFDM尽管还是一种频分复用（FDM），但已完全不同于过去的FDM。OFDM的接收机实际上是通过FFT实现的一组解调器。它将不同载波搬移至零频，然后在一个码元周期内积分，其他载波信号由于与所积分的信号正交，因此不会对信息的提取产生影响。OFDM的数据传输速率也与子载波的数量有关。

OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。我们通过选择满足一定误码率的最佳调制方式就可以获得最大频谱效率。无线多径信道的频率选择性衰落会使接收信号功率大幅下降，经常会达到30dB之多，信噪比也随之大幅下降。为了提高频谱利用率，应该使用与信噪比相匹配的调制方式。可靠性是通信系统正常运行的基本考核指标，所以很多通信系统都倾向于选择BPSK或QPSK调制，以确保在信道最坏条件下的信噪比要求，但是这两种调制方式的频谱效率很低。OFDM技术使用了自适应调制，根据信道条件的好坏来选择不同的调制方式。比如在终端靠近基站时，信道条件一般会比较好，调制方式就可以由BPSK（频谱效率1bit/s/Hz）转化成16QAM－64QAM（频谱效率4～6bit/s/Hz），整个系统的频谱利用率就会得到大幅度的提高。自适应调制能够扩大系统容量，但它要求信号必须包含一定的开销比特，以告知接收端发射信号所应采用的调制方式。终端还要定期更新调制信息，这也会增加更多的开销比特。

OFDM还采用了功率控制和自适应调制相协调工作方式。信道好的时候，发射功率不变，可以增强调制方式（如64QAM），或者在低调制方式（如QPSK）时降低发射功率。功率控制与自适应调制要取得平衡。也就是说对于一个发射台，如果它有良好的信道，在发送功率保持不变的情况下，可使用较高的调制方案，例如64QAM；如果功率减小，调制方案也就可以相应降低，使用QPSK方式等。

自适应调制要求系统必须对信道的性能有及时和精确的了解，如果在差的信道上使用较强的调制方式，那么就会产生很高的误码率，影响系统的可用性。OFDM系统可以用导频信号或参考码字来测试信道的好坏。发送一个已知数据的码字，测出每条信道的信噪比，根据这个信噪比来确定最适合的调制方式。OFDM的模型结构和各部分原理

3.1 OFDM结构框图

OFDM的系统模型可表示为如下图所示。在发送端，串行的数据流在经过编码、调制以及串/并转换之后，再后送入运算单元，即进行 IFFT 变换，然后需要加入保护间隔，再经 D/A 转化为模拟信号送入信道传输；在接收端，由信道接收到的模拟的 OFDM信 号在经 A/D 变换转换为串行的数字信号，接着去除掉保护间隔，再将其送入运算单元，进行FFT运算，最后经过并串转换和解码译码后即可还原出原始的信源信号。

在OFDM的调制过程中有3个重要步骤 编码调制、FFT变换、插入保护间隔。解调部分则就是其逆过程。

3.2 星座映射

星座映射是指将输入的串行数据，首先做一次调制，再经由 FFT 分布到各个子信道上去。调制的方式可以有许多种，包括 BPSK、QPSK、QAM等。例如，采用了 QPSK 调制的星座图如下图所示：

图3 QPSK调制的星座图

OFDM 中的星座映射，实际上只是一个数值代换的过程。比如按照上图所示，输入为“00”，输出就是“-1+1i”。它将原来单一的串行数据之中，引入了虚部，使其变成了一个复数。这样有两个好处：第一，可以方便进行复数的FFT变换；另一个方面，进行星座映射后，为原来的数据引入了冗余度。因为从原来的一串数，现在变成了由实部和虚部组成的两串数。引入冗余度的意义就在于以牺牲效率的方式从而达到降低误码率的目的。

3.3 串并转换以及FFT

在星座映射之后，下面进行的是串并变换，即将串行数据变换为并行的，这一过程的主要目的是为了便于做傅立叶变换。串并变换之后进行的傅立叶变换，在不同阶段是不同的，在调制部分是反变换（IFFT），在解调部分是下变换（FFT）。最后还要再通过并串变换变为串行数据输出。

从上面分析的过程可以看出，其实串并变换和并串变换都是为了 FFT 服务的。如果把它们三个看作一个整体的话，那么相当于输入和输出都是串行的数据。举个例子来说，如果是做64点FFT运算的话，那么一次输入64个串行数据，再输出 64个串行数据。虽然它的输入和输出都是 64个串行数据，但是对于输入的 64 个数来说，它们互相之间是没有关系的。然而，经过了FFT变换，输出的64个数就不同了，它们相互之间有了一定的关联。在理论上说，就是用输入的数据来调制相互正交的子载波。其实简单直观地来说，就是经过FFT变换使得这64个数之间产生了互相间的关联，如果有一个数据在传输中发生错误的话，就会影响其它的数据。这就是采用 FFT 所起到的作用。

3.4 插入保护间隔

在OFDM系统中，符号间干扰(ISI)会导致较高的误码率，同时产生载波间干扰(ICI)，损失正交性，使系统性能下降。为削弱ISI的影响，通常在OFDM符号中插入保护间隔，其长度一般选择等于信道冲击响应长度。保护间隔可以不包含任何信号，但是这样也会引入ICI，破坏了子载波间的正交性。如果引入的保护间隔由信号的循环扩展构成，即引入循环前缀，长度满足消除ISI的循环前缀亦可消除ICI。

插入保护间隔是OFDM中必不可少的一个步骤。尽管 OFDM 通过串并变换已经将数据分散到N个子载波上，速率已经降低到N分之一，但是为了最大限度地消除符号间的干扰，还需要在每个 OFDM 符号之间插入保护前缀，这样做可以更好地对抗多径效率产生的时间延迟的影响。当然，插入保护间隙会使得数据传输效率下降为原来的N /(N +L)，L为所插入保护间隙的长度。

在具体实现加保护间隔的操作时，一般是需要在完成IFFT以后将结果暂时存放在 RAM 中，然后再从 RAM 里读出数据时，采取部分重复读取的方式，将一部分数据重复复制，加在数据包首尾，从而形成循环前缀。

例如下图所示，图4 OFDM 保护间隔的插入

RAM中储存的是运算的数据结构，上图中举例是16点的FFT运算，所以结果也是16点，因此RAM中的存储单元也是16个(0 ～15)。当进行加保护间隔操作时，先从RAM将全部的运算结果读出，接着，将前4个(0 ～3)（或者后4个）存储单元中的数据重复读出，分别加在有效数据的末尾，就形成了保护间隔。

3.5 OFDM的解调

OFDM的解调，与调制有很多类似之处，只是进行的是相反的过程。

第二篇：OFDM技术的优缺点分析

OFDM技术的优缺点分析

摘 要

OFDM技术是一种多载波调制技术，最初用于军事通信，由于采用DFT实现多载波调制，同时LSI的发展解决了IFFT/FFT的实现问题以及其他关键技术的突破，OFDM开始向诸多领域的实际应用转化，现在成为一种很有发展前途的调制技术。本文首先分析了OFDM的基本原理，并说明其技术优点和缺点，然后提及有关OFDM技术发展方面的一些信息。现在，OFDM在许多领域取得成功应用，这里对OFDM的应用前景也作了展望。

关键词：正交频分复用（OFDM），原理，特点，发展，应用

Abstract

Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)is a kind of technology of Multi-Carrier Modulation(MCM).Depending on Discrete Fourier Transform(DFT)to realize MCM and the quick development of Large Scale Integration(LSI)to solve the question of the solution of IFFT/FFT,OFDM began to be using practically in many fields and is becoming a prosperous MCM-technique.In this paper,firistly the principles of OFDM are analyzed and its characters(merit and defect)are reviewed,then some information about the development of OFDM is introduced.At current time,OFDM has succeeded in many fields, finally the prospect of using OFDM is imaged.Keywords:OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM);Character;Development;Present Situation and Prospect of Application

随着通信技术的不断成熟和发展，如今的通信传输方式可以说多种多样，变化日新月异，从最初的有线通信到无线通信，再到现在的光纤通信。然而，从通信技术的实质来看，上面所述基本上都是传输介质和信道的变化，突破性的进展并不多。近年来，随着DSP芯片技术的发展，傅立叶变换／反变换、高速Modem采用的64／128／256QAM技术、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术、插入保护时段、减少均衡计算量等成熟技术的逐步引入，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术，引起了广泛关注。人们开始集中越来越多的精力开发OFDM技术在移动通信领域的应用，第三代以后的移动通信的主流技术将是OFDM技术。.OFDM技术

1.1 OFDM技术简介

OFDM是一种高速数据传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据变换成多路相对低速的并行数据并对不同的载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了抗多径衰落等恶劣传输条件的性能。传统的频分复用方法中各个子载波的频谱是互不重叠的，需要使用大量的发送滤波器和接受滤波器，这样就大大增加了系统的复杂度和成本。同时，为了减小各个子载波间的相互串扰，各子载波间必须保持足够的频率间隔，这样会降低系统的频率利用率。而现代OFDM系统采用数字信号处理技术，各子载波的产生和接收都由数字信号处理算法完成，极大地简化了系统的结构。同时为了提高频谱利用率，使各子载波上的频谱相互重叠，但这些频谱在整个符号周期内满足正交性，从而保证接收端能够不失真地复原信号。

当传输信道中出现多径传播时，接收子载波间的正交性就会被破坏，使得每个子载波上的前后传输符号间以及各个子载波间发生相互干扰。为解决这个问题，在每个OFDM传输信号前面插入一个保护间隔，它是由OFDM信号进行周期扩展得到的。只要多径时延超过保护间隔，子载波间的正交性就不会被破坏。

1.2 OFDM技术特点

OFDM尽管还是一种频分复用(FDM)，但已完全不同于过去的FDM, OFDM的接收机实际上是通过FFT来实现的一组解调器。它将不同载波搬移至零频，然后在一个码元周期内积分，其他载波信号由于与所积分的信号正交，因此不会对信息的提取产生影响。OFDM的数据速率也与子载波的数量有关。

OFDM每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如BPSK,QPSK,8PSK,16QAM ,64QAM等，以取得频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则，通过选择满足一定误码率的最佳调制方式就可以获得最大频谱效率。无线多径信道的频率选择性衰落会导致接收信号功率大幅下降，经常会达到30dB之多，信噪比也随之大幅下降。为了提高频谱利用率，应该使用与信噪比相匹配的调制方式。可靠性是通信系统正常运行的基本考核指标，所以很多通信系统都倾向于选择BPSK或QPSK调制，以确保在信道最坏条件下的信噪比满足要求，但是这两种调制方式的频谱效率很低。OFDM技术使用了自适应调制，可以根据信道条件来选择使用不同的调制方式。比如在终端靠近基站时，信道条件一般会比较好，调制方式就可以由BPSK(频谱效率1 bit/(s.Hz)转换成16～64QAM(频谱效率4～6 bit/(s.Hz)，整个系统的频谱利用率就会得到大幅度的改善。自适应调制能够扩大系统容量，但它要求信号必需包含一定的开销比特，以告知接收端发射信号所应采用的调制方式。终端还须定期更新调制信息，这也会增加开销比特。

OFDM还采用了功率控制与自适应调制相协调的工作方式。信道条件好的时候，发射功率不变就可以采用高调制方式(如64QAM)，或者在低调制方式(如QPSK)时降低发射功率。如果在差的信道上使用较高的调制方式，就会产生很高的误码率，影响系统的可用性。自适应调制要求系统必须对信道的性能有及时和准确的了解，OFDM系统可以用导频信号或参考码字来测试信道的好坏，发送一个已知数据的码字，测出每条信道的信噪比，根据这个信噪比来确定最适合的调制方式。

实现OFDM 的关键技术包括：同步技术、降低PAPR（功率峰均值比）技术、信道估计与均衡、信道编码与交织等。

1.3 OFDM技术优点

首先，抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声（ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更强。同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。

其次，频率利用率高。OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。

再者，适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此，OFDM技术非常适合高速数据传输。

此外，抗码间干扰（ISI）能力强。码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。

1.4 OFDM技术缺点

（1）对频率偏移和相位噪声很敏感。

（2）峰值与均值功率比相对较大，这个比值的增大会降低射频放大器的功率效率。

不过近年来，围绕OFDM存在的两个缺陷，业内人士进行了大量研究工作，并且已经取得了进展。OFDM技术既可用于移动的无线网络，也可以用于固定的无线网络，它通过在楼层、使用者、交通工具和现场之间的信号切换，有效地解决了其中的信息冲突问题。

尽管OFDM技术已经是比较成熟，并在一些领域也取得成功的应用，但尚有许多问题须待深入研究以进一步提高其技术性能。多年来，围绕基于DFT（或FFT）的OFDM的关键技术，如同步、信道估计、均衡、功率控制等方面一直在探索更优的方案，这些研究使OFDM技术欲加成熟和完善。

另一方面，由于DFT－OFDM在具体实现过程中采用插入CP（循环前缀）来消除ISI（码间干扰），所以进一步提高频谱利用率仍有较大余地，另外，为降低插入CP带来的频谱损失，通常采用较长的DFT变换块，但是，如此将会造成系统对载频误差及Doppler频移非常敏感，引起系统性能下降，同时对信道估计带来难度。针对这一点，有人提出基于小波/小波包的正交多载波调制技术，作为对基于DFT的多载波调制技术OFDM的发展和改进。小波函数/小波包函数具有良好的尺度与平移正交性，因而可将其作为多载波调制的在载波，这种多载波调制方案被称为基于小波/小波包的正交多载波调制。理论分析和仿真表明，小波/小波包调制技术具有与其他调制技术相同或更好的性能参数，同时具有更好的抗干扰性能。小波/小波包调制与多址技术结合，如基于小波包变换的多载波码分多址系统（WPDM－CDMA）,更贴近于现代无线多址通信系统的实际应用，从而进一步表明小波/小波包调制技术的可行性与先进性，具有广阔的发展前景。同时作为一个充满希望与潜力的新研究领域关于小波/小波包调制技术有许多问题尚待进一步研究

2.结论

OFDM技术由于其频谱利用率高、成本低等原因越来越得到人们的关注，为满足未来无线多媒体通信需求，人们在加紧实现3G系统商业化的同时，已经开始进行4G(Beyond 3G)的研究。随着人们对于通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在固定无线接入领域和移动接入领域将越来越得到广泛的应用。许多大学、著名公司已充分认识到OFDM技术的应用前景。纷纷开展了对无线OFDM的研究工作，除了解决OFDM的同步、峰平比高等传统难题外，还包括OFDM与空时码、联合发送、联合检测、智能天线、动态分组分配等相结合的研究工作。目前一些研究结果表明，它们能提高无线OFDM系统的性能，将形成未来OFDM系统的核心技术。对这些方面的研究是当前一个非常活跃的研究领域，有许多课题需要我们做进一步的深入研究。

参考文献

(1).李引凡.OFDM技术原理及其应用.网络通信

(2)基于小波变换/小波包变换的多载波调制技术.郝久玉等.信号处理(3).汪晓岩等.OFDM技术及其在电力线通信的应用.电力系统通信

(4).姚成凤，葛万成.OFDM原理及其在现代高速无线数据传输中的新应用.现代电视技术

(5)期俊玲.OFDM技术标准化展望.电信工程技术与标准化

(6)佟学俭，罗涛.OFDM移动通信技术原理.人民邮电出版社

第三篇：OFDM中的峰均比问题

第3章

OFDM中的峰均比问题

一、OFDM系统中的峰值平均功率比

（一）峰均比的定义

OFDM信号复数基带信号为 s(t)Nin0bN1ni(e)j2n(T/)iT(sst)pt(iTs)

（1.1）式中，Ts为OFDM时域符号长度；bn(i)为第i个OFDM符号中的第n个子载波的调制数据；p(t)为幅度为

1、宽度为Ts的矩形函数；N为子载波数，即子信道个数。

峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio)，简称峰均比。由于OFDM 信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号很可 能产生比较大的峰值功率，因此产生较大的峰均比PAR，峰均比的定义为

PAR(dB)10log10maxxnn22E(xn)

（1.2）

其中，xn表示经过IFFT运算后得到的输出信号，即 xnNXWkk0N1nkN

（1.3）

除峰均比外，另外一种用于描述信号包络变化的参数是峰值系数CF（Crest Factor），该参数被定义为最大信号值与均方根之比，即 maxxn

（1.4）CF10log10n2E(xn)本章采用PAR来衡量OFDM系统的峰值参数。

（二）高峰均比对OFDM系统的影响

随着子信道数目N的增加，PAR的最大值也会增大，这就对发送端前端放大器的线性范围提出了很高的要求。较高的峰值平均功率比是OFDM系统的一个主要缺点，这个缺点对于系统性能存在很大的威胁性。对于多载波系统而言，OFDM发射机的输出信号的瞬时值会有较大的波动，这势必要求系统内的一些部件，如功率放大器、A/D、D/A转换器等具有很大的线性动态范围；另一方面，这些部件的非线性也会对动态范围较大的信号产生非线性失真，所产生的谐波会造成子信道间的相互干扰，从而影响OFDM系统的性能。

图1 非线性功率放大器输入输出示意图

如考察如下的放大器模型

O(x)x(1x2p)1/p（2)

（1.5）

图1给出了不同p值放大器输入输出示意图。在现有实用放大器中，p的取值范围一般介于2到3之间，对于较大的p值来说，可以近似看作限幅器，即只要小于最大输出值，该放大器就是线性的，一旦超过最大输出门限值，则对该峰值信号进行限幅，从而出现非线性失真。克服这一问题传统方法是采用大动态范围的线性放大器，或者对非线性放大器的工作点进行补偿，但是这样功率放大器的效率将大大降低，绝大部分能量转化为热能被浪费，这在移动设备中是绝不允许的。

（三）OFDM系统中峰均比的分布

由式（1.1）可得，在一个OFDM符号时间间隔(0tTs)内 x(t)NN1n0benj2n(T/st)

（1.6）

根据中心极限定理可知，大量独立随机变量之和的分布趋于正态分布。由此，只要子载波个数N足够大，就可以判断x(t)的实部和虚部都将遵循高斯分布，其均值为零，方差为0.5(由于功率归一化，实部和虚部各占整个信号功率的一半)。由此得知，OFDM信号的幅值r服从瑞利分布，其概率密度函数为pa(r)2rer；而其功率分布则要服从两个自由度的中心2分布，其均值为零，方差为1，而且容易得知，自由度为2的中心2分布的概率密度函数为ppower(y)ey，因此可以计算得到其累积分布函数(CDF)为：

z2

P{Power}z

PowerF()(zexp0 p

(z)

（1.7）y)dy1ex2 1.没有采用过采样的情况

假设OFDM信号周期内每个采样值之间都是不相关的(没有采用过采样的时候，这一点实比较容易实现的)，则OFDM符号周期内的N个采样值当中每个样值的PAR都小于门限值z的概率分布应该为

P{PAR}z2.过采样情况

过采样有助于更加准确地反应信号的变化情况，因此对OFDM符号实施过采样是非常必要的，但是这样做就会使得采样信号之间的非相关性遭到破坏，即采样信号之间存在一定的相关性。如果基于符号之间的相关性来考虑峰值功率(或者PAR)的准确表达式是比较困难的，因此可以假设利用对N个子载波进行非过采样来近似描述对N个载波的过采样，其中1。因此对OFDM信号实施过采样，就可以被看作添加一定数量的相互独立的样本值，因此APR的概率分布可以表示为

P{PARz}(1ez门限值z的概率，得到互补累积分布函数CCDF

z

P{PARz}1PPAR{z}1(e1NPower)

（1.8）F(N)z(1zeNN)

（1.9）此外，可以从另一角度来衡量OFDM系统的PAR分布，即计算峰均比超过)

（1.10）

在后面的讨论中，一般都采用CCDF来表征OFDM系统内的PAR分布。

二、峰均比的抑制方法

目前抑制PAR的方法大致可以被分为三类。

第一类是信号预畸变技术，即在信号经过放大之前，首先要对功率大于门限值的信号进行非线性畸变，包括限幅(clipping)、峰值窗(peak windowing)以及压缩扩展等，这些信号畸变技术的好处在于简单直观，但对系统性能造成的损害是不可避免的。

第二类是编码，即避免使用那些会生成大峰值功率信号的编码图样，如采用循环编码、M序列、分组编码等，其优点是系统相对稳定、简单、降低PAR的性能也较为稳定，但是由于可供使用的编码图样数量比较少，特别是当子载波数量N较大时，编码效率会非常低，因此编码方法的缺点在于随着子信道数量的增加，系统吞吐量会严重下降，频带利用率低。

第三类方法是概率类方法，利用不同的加扰序列对OFDM信号进行加权处理，从而选择PAR较小的码字来传输，如选择性映射(SLM)和部分传输序列（PTS），这类方法抑制PAR的效果最为明显，但是由于其在系统中加入了边带信息的传输和处理，不可避免地增加了系统的复杂度。

接下来就对上述三类方法进行阐述。

（一）信号预畸变技术

信号预畸变技术是最简单最直接的降低OFDM系统内峰均比的方法，其原理是在信号被送到放大器之前，首先经过非线性处理，对有较大峰值功率的信号进行预畸变，使其不会超出放大器的动态变化范围，从而避免较大PAR的出现。常用的信号预畸变技术包括限幅滤波、峰值窗和压缩扩张。本节主要介绍限幅滤波方法。1.限幅法

限幅的基本原理是将IFFT后的时域信号通过一个限幅器,输出信号的幅度被限制在一个给定的门限值以下。

用AA0,A1,,AN1表示子载波数为N的OFDM系统中用于传输的原始信号，其中Ak为子载波k上的复数据。设经过OFDM调制（IFFT）后的输出信号为： snNAekk0N1j2k(n/N)

0kN（2.1）

该信号序列经过限幅器后的输出为：

snAmaxs ˆnnj(sn)

s

（2.2）

snAmax　Amaxe式中：(sn)为信号sn的相位；Amax为给定的幅度值，称为限幅幅度。限幅法可以显著地降低OFDM信号的PAPR。图2给出了采用限幅法对信号进行限幅后,发送信号PAR的CCDF曲线。

图2 限幅后信号的PAR性能比较

但是，由于限幅在时域上改变了信号的幅度特征,相当于引入了一个噪声源。这种由限幅引起的噪声既造成了带内的信号畸变,也可能引起带外频谱弥散。图3 是对信号进行限幅后产生的功率谱密度与原信号的功率谱密度的对比。可以看到,在功率谱密度为-25 dB处,经过限幅后的信号功率开始弥散;在-40 dB处,其频谱宽度超过了原来信号的2倍；此外,带内功率谱的幅度也发生了微弱的变化。

图3 原OFDM输出信号和限幅后信号的功率谱 2.重复滤波限幅法

为了消除或降低带外信号弥散造成的频谱效率下降,通常需要对限幅之后的信号进行滤波。图4给出了一种数字滤波器结构。它首先将时域信号用FFT转换到频域，然后人为将带外信号置零，再用IFFT将信号转换到时域，完成对信号的滤波过程。但是滤波会造成峰值功率的回升,滤波后某些信号点的幅度会超过门限Amax，因此，对滤波后的信号往往还要进行再次限幅和滤波。通常情况下,经过多次限幅和再滤波以后，发送信号的峰均比性能可以达到令人满意的水平。

图4 限幅滤波原理图

中心频率为零的OFDM基带复数信号为

1s(t)NN1k0Aekj2(k/Ts)t

（2.3）

式中，Ts为OFDM信号的符号周期。对OFDM符号以间隔tTs/JN进行采样，采样后OFDM离散时间信号为

sns(nt)N

N1k0Aekj2kn(JN/)

（2.4）其中，n0,1,2,,JN1；参数J为过采样因子。

式（2.4）可记为

sn式中

JJNJN1k0Ae'kj2k(n/JN)

（2.5）

A,kN

A'kk

（2.6）

0,kN即

snJIDFT(JN,A'n)

（2.7）

A'{A0,A1,A,N1

}

（2.8）,0,0，0(J1N)个0n。接下来通过滤噪低将复信号sn按式（2.2）进行限幅，得到限幅后输出数据s通滤波器将限幅带来的带外干扰滤除掉。

n进行JN点DFT，得到JN点数据序列

对限幅后数据s'{A,A,NA

A01,1,A,

},NA,JA

（2.9）N1N1带外舍去带外干扰，即将带外信号置零得到长度为N的序列 A,A,

（2.10）,A

A

01N1

A零填充A'JN点IDFTsn限幅ns滤噪LFTˆns插值LFTˆ(t)s

（a）发射机结构

nsJN点DFT'A带外置零AN点IDFTˆns

（b）等价低通滤波器

图5 带限幅器的OFDM系统

该序列再用N点IDFT进行OFDM调制变换成时域信号并进行下一步限幅和再滤波。图5表示具有限幅器的发射机结构和滤噪低通滤波器结构，图6给出了限幅和频域滤波后信号的PAR分布。

图6 限幅和频域滤波后信号PAR分布比较

从图6可以看出，滤波后信号的PAR性能不如直接限幅的效果理想，但是它可以将信号的功率谱控制在原有的带宽以内。图7对3种信号的功率谱进行了比较。

图7 限幅和滤波信号的功率谱密度比较

（二）编码技术

OFDM系统中的大幅度信号出现的概率是很小的，由此信号中大的PAR值出现的概率也会很小，只有当OFDM信号的码组是一个结构很严密的序列，如{11111…}、{00000…}、{101010…}等，其所对应的PAR才是很大的。由此想到可以通过计算所有码组的PAR，除去那些PAR大的码组，剩余的码组为许用码组。这种做法的好处是比较简单，但只适用于长度较短的码字，因为这种序列查找方法需要的计算量非常大，尤其是在载波数很大时，编码和解码都需要查看大量的表格，而且没有纠错功能。以下运用格雷(Golay)互补序列和Reed-Muller编码，将PAR严格地限制在3dB之内。1.Golay互补序列抑制PAR的原理

序列x(x0,x1,,xN1)和y(y0,y1,,yN1)为一对长为N的序列，若满足

2N,i0

（2.11）xxyykkikkik00,i0N1则序列x和y构成一对Golay互补序列。如序列{1-1-1 1-1 1-1-1-1 1}和{1-1-1-1-1-1-1 1 1-1}就是一对Golay互补序列。属于Golay互补序列对的每一个序列x或y都称为Golay序列。对式(2.11)两边取傅立叶变换后可得：

X(f)Y(f)2N

（2.12）式中X(f)为x的功率谱，等于其自相关函数的傅里叶变换。由式（2.12）可得：

X(f)2N

（2.13）

若序列x的功率为1，则X(f)的平均功率为N，所以Golay互补序列的最大峰均功率比满足不等式：

PAR2N

2，即3dB

（2.14）N2222在OFDM系统中，通常用IFFT将输入序列x转换为时域信号。由于IFFT等价于FFT的共轭乘以因子1/N，因此，将FFT用IFFT替换，式（2.14）仍然成立。这样，用互补Golay序列作为输入产生的OFDM信号，其PAR值将不会超过3dB。

基于Golay互补序列的OFDM系统框图如图8所示，输入的二进制比特流在进行IFFT之前先经过了Golay序列编码器，从而保证最大峰均功率比在进行IFFT运算前就被抑制在3dB以下。

图8 基于Golay互补序列的OFDM系统框图

要使Golay互补序列应用到OFDM系统中，就必须找到足够多的互补序列，而且要有系统性的编码方法，而不是用列举或搜索的方法找到一定长度的互补序列。以下就讨论Golay互补序列的编译码算法。2.Reed-Muller编码算法

Reed-Muller编码是一种高效的编码方案，它可以扩展到二进制、四进制、八进制甚至更高进制的调制。它通过将二阶Reed-Muller码(ZRM)分成若干陪集(Coset)来把PAR较大的码字分开，从而在理论上保证了很小的PAR，同时也提供了很好的纠错性能。它也可以通过对一些性质(如码速率、PAR和纠错性能)的简单改变来处理不同信道的特性。下面的两个推论表明了Reed-Muller码与Golay互补序列有着密切的关系，这是产生实际编码方案的关键。

推论1：在ZRM2h(2,m)中，每个RM2h(1,m)有m!/2个陪集，并且有共同的陪集表达式：

2h1xk1m1(k)xk( 1)它组成了长度为2m的2h(m1)个Golay互补序列。其中RM2h(r,m)代表r阶2h进制、长度为2m的Reed-Muller码，是1,2,,m的一个排列。

推论2：对于符号1,2,,m的任意排列，取c,ckZ2h，那么

a(x1,x2,xm)2h1xk1m1k()xk(1)ckxkc

k1m是Z2h格上的长度为2m的Golay互补序列。

根据以上两个推论可以对输入序列进行编码，基于推论1得到的编码序列具有Reed-Muller码的纠错性能；由推论2可知序列具有Golay互补序列优良的PAR特性。故运用Reed-Muller码可将PAR降至3dB以下，并且具有良好的纠错检测性能。具体的编码方法如下: 设子载波数为2m，进行M进制星座映射，那么在一个符号周期内，输入的二进制序列数为wh(m1)位，其中M2h，w取为log2(m!/2)。取输入序列的前w位形成一个十进制数值d。对于剩下的h(m1)位输入序列，分别依次取h位，形成(m1)个十进制信息符号u1,u2,um,um1,uZ2h格。

定义行向量xi，是由2mi个0后紧跟2mi个1，再将此结构在该行中重复2i1次后组成的(i1,2,,m)。x1,x2,,xm组成了RM2h(1,m)的标准生成矩阵。u1,u2,um,um1,分别与RM2h(1,m)的标准生成矩阵的每一行向量相乘后再相加（模2h），即：

h

Su uixim1(mod

2)

（2.15）

i1m每个RM2h(1,m)上有m!/2个陪集，形成了一个行数为m!/2，列数为2m的陪集矩阵。由十进制数值d来决定选择矩阵中第d1行行向量，与S相加(模2h)，从而形成了Golay 互补序列，再将该Golay序列输入到OFDM系统。己调信号的PARmax2，而与载波数、输入信码和调制方式都无关。载波数越大，PAR就越接近于PARmax。

图9给出了对非编码信号和编码信号的仿真，载波数为128(即m=7)，采用BPSK调制(即h=1)，仿真次数为10000次。从仿真曲线可看出，采用Golay互补序列和Reed-Muller编码后信号的PAR值严格地降低到2以下。

图9 非编码信号与编码后信号的PAR比较 3.Reed-Muller译码算法

Reed-Muller码的译码算法考虑了Hamming距离和Lee距离，译码的核心思想是通过快速Hadamard变换来译码。

（三）概率类方法

前面我们分别讨论了用信号预畸变和信号编码的方法来抑制OFDM系统中的PAR，上述二种方法的确能够在一些特定的环境下减小PAR，但是系统性能会受到影响。接下来介绍概率类方法，希望可以利用多个序列来表示同一组信息 的传输，而在给定的PAR门限的条件下，选择一组PAR最小的序列进行传输，这样就会显著减小大峰值功率信号出现的概率，从而减小大PAR出现的可能性。

这类技术最基本的方法就是寻找N点向量A和B，使得通过线性变换

Yn=An?XnBn

1＃nN

（2.16）

得到传输符号y=IFFT(Y)具有较低概率的峰值。其中，Yn为IFFT前输入的N点向量Y的元素，Xn为原始频域数据向量X的元素。

以下就分别介绍概率类方法中最具代表性的选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS)，它们着眼于选择恰当的A向量，而B向量为零向量，都利用A向量中N个元素具有单位幅度的限制，即An=ejqn，qnÎ[0,2p]，1＃n

1.选择性映射技术（(SLM：Selective Mapping）

选择性映射（SLM）的基本思想是用M个统计独立的向量表示同样的信息，选择其时域信号具有最小PAR值的一路进行传输。OFDM系统发射机内的信号可表示为：xk=IFFT[Xn]，n,k=0,1,L,N-1。假设存在M个不同的、长度为N的随机相位序列矢量

(m)(m)(m)P(m)=(P,P,L,PN01-1)

(m)其中m=1,2,L,M，P=exp(jji(m)iN。)，j(m)i在[0,2p]内均匀分布。可以利用这M个相位矢量分别与IFFT的输入序列X进行点乘，则可以得到M个不同的输出序列X(m)，即

(m)(m)

X(m)=(X0,X1(m),L,XNP(m)-1)=Xg

=(X0P(0m),XP1m()1m()（2.17）L,X,N-PN)1-然后对所得到的M个序列X(m)分别实施IFFT计算，相应得到M个不同的输出(m)(m)(m)序列x(m)=(x0,x1,L,xN-1)。最后在给定PAR门限值的条件下，从这M个时域信号序列内选择PAR值最小的用于传输。基于SLM方法的OFDM系统框图如图10所示。

图10 SLM-OFDM系统框图

如图所示，M个随机相位序列与输入信息点乘后得到M个统计独立的序列，再从M个分别经过IFFT的信息序列中找到小于给定PAR门限值的性能最好的序列，一般是挑选具有最小PAR的序列进行传输，同时将随机相位序列作为边带信息，一同送入信道进行传输。在接收端是发送端的逆过程，先经FFT，然后抽取边带信息，根据边带信息恢复出原始信息序列，最后译码输出。这样，PAR超过门限值的概率就会大大降低，即如果峰均比的门限值为PAR0，则原始OFDM序列的PAR超过门限值的概率定义为Pr(PAR>PAR0)，因此这M个序列x(m)，（m=1,2,L,M）的PAR都超过门限值的概率就会变为[Pr(PAR>PAR0)]，由此，SLM-OFDM系统内PAR的CCDF为

1-[1-exp(-PAR0)]N}

（2.18）

[Pr(PAR>PAR0)]={

MMM如果M=1，就是原始OFDM系统PAR分布的CCDF。

从式（2.18）可见，SLM可以显著改善OFDM系统的PAR分布，大大减少峰值信号出现的概率，但是代价也很大。既需要计算额外M-1个IFFT运算，接收机还需要得知所选择的随机相位序列，并且这个信息必须保证可以被接收机正确接收。

2.部分传输序列技术（PTS：Partial Transmission Sequence）常用的概率类方法除了SLM外，还有部分传输序列PTS。本节将详细讨论PTS的基本原理、分割方法和相应的次优算法。1）PTS的基本原理

部分传输序列技术是Muller和Huber于1997年最早提出的。如图11是PTS-OFDM系统发射机的基本框图，其中输入的符号被分为若干组，然后再合并这些分组，以减小PAR。

图11 PTS-OFDM系统的发射机框图

PTS的基本原理是：首先利用向量来定义数据符号X[X0,X1,,XN1]。然后把向量X分割成M组，分别由Xm,m1,2,,M来表示，其分割方法可以有相邻、伪随机和交织三种。假设每个分组中所包括的子载波数量是相同的，然后将这M个分组按如下方式组合起来：

（2.19）XbmXm

'm1M其中bm,m1,2,,M是相位加权系数，而且满足bmexp(jm)及m[0,2]。然后对X'进行IDFT变换，得到

x'IDFTX'

（2.20）

根据式（2.20）以及IDFT的变换性质，可以利用M各单独的IDFT变换，对各个分组进行计算，得到：

xbmIDFTXmbmxm

（2.21）

'm1m1MM其中引入了M个部分传输序列（PTS）xmIDFTXm。通过恰当选择辅助加权系数bm,m1,2,,M，使得式（2.21）的峰值信号达到最佳化。令OFDM系统内的PAR最优的加权系数应满足



b1,b2,,bmargminmaxb1,b2,,bm1nNbm1M2mxm 

（2.22）

其中argmin()表示函数取得最小值时所使用的判决条件。这样就以M1次IDFT为代价，通过寻找最佳的bm,m1,2,,M系数，从而使得OFDM系统内的PAR性能得到改善，理论上讲bm可以在[0,2)之间取任何值，但是一般bm可以在一个离散的相位集合中取值，当这个集合的规模比较大时(如包括P个相位值)，则对于分割为M个子序列的PTS方法来说，bm,m1,2,,M的取值有PM种。每实施一次PTS，就需要计算M个N点IDFT变换，则总共需要计算MPM个IDFT变换。

对于OFDM系统而言，上述的计算量是一个非常沉重的负担。而且，PTS-OFDM系统需要在发射端插入相位加权系数作为边带信息，在接收端通过抽取边带信息来正确恢复原始序列。因此，边带信息的处理也给PTS-OFDM系统增加了计算复杂度，同时对一系统的效率带来了一定的损失。因此需要降低PTS方法的计算量，除了可以限制bm的取值范围外（如只在exp1,j中取值），还可以考虑适当的分割方法来降低计算复杂度。

2）PTS的三种分割方法

在以上讨论中，我们提到分割方法的不同可能会与系统的计算复杂度相关，以下就简单介绍一下PTS的三种分割方法，分别是相邻分割(adjacnet)、随机分割(pseudo一random)和交织分割(interleaved)，如图12所示。

图12 相邻、伪随机及交织三种分割方法

从图中可看出，相邻分割是把N/M个相邻的子载波分配到M个PTS内；随机分割是指每个子载波都可以被随机任意分配到M个PTS内；交织分割把相距间隔为M的子载波分配在一个PTS内。这三种分割方法都遵循如下原则：每个子载波只能出现在一个PTS内，且M个PTS中所包含的子载波个数相等。根据PTS-OFDM系统的定义，一个PTS内的所有子载波都会根据相位加权系数的不 同被旋转不同的相位，而随机分割经IDFT计算得到的子序列的自相关性是最低的，因此在相同条件下随机分割方法得到的PAR性能比其他两种分割方法要好。

一个PTS-OFDM系统的性能除了取决于分割方法外，还可以取决于以下几个方面：(1)不同的子块分割数量M，M越大，PAR的门限值越低，系统的计算量就越大；(2)边带信息的不同取值范围W(或相位参数空间的大小H)，W越大，PAR的门限值越低，系统的计算量就越大；(3)不同子载波数量N，N越小，PAR的门限值越低，而且相同N值条件下，PTS-OFDM系统内的PAR门限值明显要比常规OFDM系统内的APR门限值低。

根据上述几类影响PTS-OFDM系统性能的因素，提出了一些对PTS最优相位加权系数的改进算法，如次优遍历算法SES，迭代算法，对加权系数中特定比特的算法，倾斜下降搜索法，并行分支选择算法等等，这些次优算法能够在一定程度上减小系统的复杂度，同时OFDM系统的PAR抑制能力不会下降很多。下面讨论两种比较有代表性的次优PTS方法。

3）迭代线性位移搜索法

为了找到最优的权值因子，此方法将数据向量分成M个互不重叠的子向量，权系数的范围被限定为{1，-1}。具体实施方法如下：

首先令所有的加权系数

bm1,m1,2,,M

（2.23）计算出此时的PAR值。然后令为b11，再算出此时的PAR值。然后进行比较，如果新的PAR值比上一步算出的PAR值小，那么就固定b1为-1，否则就固定b1为1不变，这样就完成了对加权系数b1的优化。

接着按照同样的方法优化bm,m2,3,,M，当完成了所有bm的优化后，就认为是完成了一次迭代搜索。然后把一次迭代搜索的结果作为初始值按照同样的方法依次优化，完成后则认为完成了第二次迭代搜索。就这样一直迭代直到完成所规定的迭代搜索次数为止。一般情况下迭代次数取3次就可以得到比较好的PAR值结果。

迭代方法的具体操作步骤如下

①将N个子载波分割为M个子序列；

②令bm1,m1,2,,M，在此条件下，计算峰均比PAR0maxx'/Ex'，其中xbmIDFTXm，并且令index1； 'm1M22 15 ③令bindex1，并且同样计算此时的PAR；

④如果PARPAR0，则bindex1；否则，PAR0PAR，indexindex1； ⑤如果indexM1，则返回到步骤③；否则，到步骤⑥；

⑥得到加权系数bm,m2,3,M,，在此条件下所得到的峰均比为min(PAR,PAR0)。

这种算法的复杂度为2Mn，其中n为迭代次数。相对于最优的PTS方法，迭代位移线性搜索法大大降低了计算复杂度，但是也带来了性能的损失，而且迭代次数超过3次以后，再增加迭代次数对优化PAR性能的效果会变得非常小。

图13给出了利用迭代方法所得到的PAR的CCDF。假设OFDM系统中数据符号采用QPSK调制方法，子载波个数N=128，子序列个数V=8。从图中可以看出，原始OFDM符号中有1%的OFDM符号的PAR超过了9.7dB；而利用迭代PTS方法时，同等PAR条件下只需要8dB；而且迭代方法与最优化方法相比，只有不足1dB的差距。

图13迭代方法的CCDF对PAR的仿真曲线图

4）相位因子估计法

此方法也是从优化权值因子选择方法的角度出发的。在此方法中，设PTS的输出信号y可以表示为

x11xyA12x1Nx21x22x2NxM1ej1j2xM2e

（2.24）

xMNejM 16 式中，第一个NM矩阵A每列的列向量就是子向量Xm进行N点IFFT变换后的记为x；xm的转置，e,e,,eTmj1j2jMjme为旋转向量。实际上（2.24）式中的TT就是相位因子bm。通过对向量的选择可使yy1(),y2(),,yN()的PAR值最小，也就是选择使每个信号样点的幅度yi()最小，即

maxyi()

最小

0iN具体做法如下：

对于某个，y的第i个样点yi()为

yi()x1iej1x2iej2x3iej3xMiejM

（2.25）首先把A中第i行k列的元素xki(i1,2,,N;k1,2,,M)在第i行内按幅度(xki)的大小从大到小排列，得到

xk1ixk2ixk3ixkMi

（2.26）

22222其中k1,k2,k3,,kM为1,2,3,,M的一个排列。并令：

kliklklil1,3,l2,4,

（2.27）

式中kli为xkli的相位角。

将式（2.27）带入式（2.25）可得：

yi()xk1iejk1xk2iejk2xk3iejk3xkMiejkM

xk1ixk2ixk3ixk4i

(2.28)显然yi()的幅度是最小的。

yy1(),y2(),,yN()一共有N个样点，因此，可以找到N个旋转向量

Ti，它总能使y的第i个信号样点yi()的幅度最小，在这N个旋转向量中选择PAR性能最好的一个进行传输。最后将e集合（例如1）当中选择离ejkljkl量化，在PTS中加权系数取值的离散

jkl最近的元素来代替e。

图14给出了相位因子估计法的仿真性能图。仿真采用QPSK调制，子载波数N=128，采用相邻分割法分割子向量。从图中可以看到，相位因子估计法的性能与最优PTS方法的性能只有不到1dB的差距。对于这种算法，每个符号需要N次迭代运算，其复杂度随子载波数N的增加呈线性增长。当子载波数N较大 时，这种方法仍然略显复杂，还需进一步减小其复杂度。

图14相位因子估计法的CCDF对PAR的仿真曲线图

第四篇：马克思主义基本原理

1.简述哲学基本问题及其内容。答：（l）哲学基本问题是思维和存在或意识和物质的关系问题；（2）哲学基包括两方面的内容：第一，思维和存在或意识和物质何者是第一 性的问题。第二，思维和存在有无同一性，即意识能否认识现实世界的问题。

2.商品经济价值规律的作用。答：在私有制为基础的商品经济中，价值规律对社会经济的发展有三方面作用：①价值规律自发地调节生产资料和劳动力在社会生产各部门之间分配的比例，即调节社会资源的配置。②价值规律自发地促进社会生产力的发展。③价值规律会引起和促进商品生产者的分化。

3.简述经济基础与上层建筑辩证关系。

答：第一，经济基础决定上层建筑。首先，经济基础是上层建筑赖以产生、存在和发展的物质基础。其次，经济基础的性质决定上层建筑的性质，有什么样的经济基础就有什么样的上层建筑。最后，经济基础的变更必然引起上层建筑的变革，并决定着其变革的方向；第二，上层建筑对经济基础具有能动的反作用。首先，能动的反作用集中表现在：为自己的经济基础的形成和巩固服务，确立或维护其在社会中的统治地位。其次，上层建筑的反作用可能是积极的进步的，也可能是消极的衰退的。最后，当它为适合生产力发展要求的经济基础服务时，就成为推动社会发展的进步力量，反之就成为阻碍社会发展的消极力量。

4.简述感性认识和理性认识的含义及二者的关系。

答：1）感性认识是人们对事物的各个片面、现象和外部联系的反映。理性认识是人们对事物的全体、本质和内部联

系的反映。（2）感性认识和理性认识的辩证关系是：第一，理性认识依赖于感性认识。第二，感性认识有待于发展到理性认识。第三，感性认识和理性认识相互渗透。

5.简述可变资本和不变资本的含义。答：可变资本（v）的含义是为了进一步揭露了剩余价值的源泉和资本主义的剥削实质，说明剩余价值不是由全部资本产生的，而是由可变资本产生的，工人的剩余劳动是剩余价值的唯一源泉；不变资本（c）的含义是为揭示资本家对工人的剥削程度提供了科学根据，正确地表明资本主义剥削程度的是剩余价值率。

6.资本主义经济危机的实质和根源。答：资本主义经济危机实质上是生产相对过剩的危机；经济危机产生的根源在于资本主义生产方式的基本矛盾，即生产的社会化与生产资料私人资本主义占有形式之间的矛盾。

1.试论述内因及外因的辩证关系原理及用此原理说明我国独立自主与发展对外关系的关系。

答：（1）内因就是事物的内部矛盾。外因是一事物与他事物之间的相互影响和相互作用，即外部矛盾。内因和外因的关系是：任何事物的发展都是内因和外因共同起作用的结果，内因是事物发展变化的根据，外因是事物发展变化的条件，外因通过内因而起作用。内因和外因辩证关系的原理，是我国坚持独立自主和发展对外开放方针关系的理论基础。（2）我国的社会主义现代化建设，必须首先依靠本国人民，独立自主，自力更生，艰苦奋斗，只有这样才能建立起繁荣昌盛的社会主义强国。（3）中国的发展离不开世界，对外开放发展对外关系是建设有中国特色社会主义的一项基本国策。现代的世界是开放的世界，各国经济技术联系非常密切，在这

种情况下，闭关自守只能导致愚昧、落后，不可能实现现代化。（4）我国的对外开放是以独立自主、自力更生为基础的。我们必须从我国的实际出发，积极地借鉴和吸收世界各国一切文明成果，为我所用，增强我国自力更生的能力，加快我国社会主义现代化建设步伐。

2.试论述矛盾普遍性与特殊性辩证关系的原理及实现意思。

答：（1）矛盾普遍性和特殊性的关系，也就是共性与个性、一般与个别的关系，它们是辩证统一的。①矛盾普遍性与特殊性是互相联结的。一方面，普遍性存在于特殊性之中，一般只能在个别中存在。另一方面，特殊性中包含着普遍性，特殊性与普遍性相联系而存在。②矛盾的普遍性与特殊性是互相区别的。③矛盾的普遍性与特殊性在一定条件下可以互相转化。

（2）现实意义：矛盾普遍性和特殊性辩证关系的原理，是我们坚持马克思主义普遍真理同中国具体实际相结合，建设中国特色社会主义的理论基础。在中国这样一个人口众多、经济文化落后的大国建设社会主义，必须从中国的国情出发，把科学社会主义的一般原理同中国具体实际结合起来，在实践中开辟建设中国特色的社会主义道路。

第五篇：管理学基本原理

管理学原理

附录：

管理应遵循的原理如下：

目前还没有一套普遍公认的完整的管理学原理体系。不同版本的管理学教科书和辞书，各有一套不同的管理学原理体系。

朱新民、李永春、周吉主编《现代管理科学词库》（上海交通大学出版社1986年9月）中提出了下列管理原理体系：

（1）系统原理：为了达到最佳管理，必须进行系统分析，抓住系统的三个环节：目的性、全局性、层次性。

（2）整分合原理：现代高效率的管理，必须在整体规划下明确分工，在分工基础上有效地综合。

（3）反馈原理：面对不断变化的客观实际，必须做到灵敏、准确、有力的反馈。

（4）封闭原理：任一系统内的管理手段必须构成一个连续封闭的回路。

（5）能级原理：将不同的个人，根据其能力大小，分别安排在适当层次的组织机构中，做到人尽其才，能者多劳。

（6）弹性原理：管理必须保持充分的弹性，以适应各种可能的变化，实现动态管理。

（7）动力原理：管理必须有强大的动力，包括物质动力、精神动力，信息动力，才能持续有效地进行。

张正河、陆娟主编《管理学》的原理体系为：

（1）人本原理：以人（员工）为中心，以人为本。

（2）系统原理：将组织看成一个系统，用系统论观点和方法解决管理中遇到的各种问题。

（3）循环原理：在一定的管理回路上进行管理。

（4）择优原理：通过不断择优来实现组织利益最大化。

（5）反馈原理：任何管理都要有一个反馈过程。

（6）权变原理：根据外部条件的变化，采用不同的方法来解决问题。周三多、陈传明、鲁明泓编著《管理学——原理与方法》（复旦大学出版社2005年11月第四版第31次印刷）中提出了下列管理原理体系：

（1）系统原理：包括整体性原理、动态性原理、开放性原理、环境适应性原理、综合性原理等。所谓整体性原理是指系统要素之间的相互关系及要素与系统之间的关系以整体为主进行协调，局部服从整体，使整体效果为最优。所谓动态性原理，是指系统作为一个运动着的有机体，其稳定状态是相对的，运动状态则是绝对的，系统不仅作为一个功能实体而存在，而且作为一种运动而存在。所谓开放性原理是指任何有机系统都是耗散结构系统，系统与外界不断交流物质、能量和信息，才能维持其生命。所谓

环境适应性原理是指系统不是孤立存在的，它要与周围发生各种联系。这些与系统发生联系的周围事物的全体，就是系统的环境，环境也是一个更高级的大系统。如果系统与环境进行物质、能量和信息的交流，能够保持最佳适应状态，则说明这是一个有活力的理想系统。否则，一个不能适应环境的系统则是无生命力的。所谓综合性原理，是指把系统的各部分各方面和各种因素联系起来，考察其中的共同性和规律性。

（2）人本原理：主要包括职工是企业的主体，职工参与是有效管理的关键，使人性得到最完美的发展是现代管理的核心，服务于人是管理的根本目的等观点。

（3）责任原理：主要包括明确每个人的职责，合理设计职位和委授权限，奖惩要分明、公正而及时等观点。

（4）效益原理：认为任何组织的管理都是为了获得某种效益，效益的高低直接影响着组织的生存和发展。管理应确立正确的效益观，把经济效益与社会效益有机结合起来，尽可能客观公正地评价效益等。

（5）伦理原理：认为一个组织要想维持足够长的生命力，不仅需遵守法律，还需要遵守伦理规范或讲究伦理。

黄津孚著《现代企业管理原理》（北京经济学院出版社，1997年6月第三版）的原理体系为：

（1）系统原理：把企业视为社会技术经济系统，运用系统观点和系统方法建立组织与环境、组织内部各部分相互促进的协调关系，实现企业系统的高效能、高效率。

（2）人本原理：把人看作最重要的资源，建立以人为本的指导思想，制定全面开发人力资源战略，发挥人的积极性和创造性，增强企业活力。

（3）管理职能原理：以计划为第一职能，通过有效履行预测、决策、组织、控制等各项职能，以达到预定的企业目标。

（4）科学管理原理：通过调查研究管理的规律，提高标准化水平，采用先进的管理技术，不断提高管理效率。

（5）权变管理原理：从实际出发，在不违背客观规律的前提下，发扬创新精神，灵活选用不同的管理模式及管理策略，及时组织管理变革，以适应管理目标和客观条件的变化，使企业不断发展。

姜克芬、王双振、吴一平主编《现代企业管理原理》（河南人民出版社1991年9月）：

（1）系统原理：现代管理的任何对象都是一个系统，都必须进行深入细致的系统分析、评价、设计、优化、决策和实施，进行系统管理。

（2）人本原理：人是管理系统的核心，管理活动应在对人的思想、感情和需要充分条件的基础上，充分发挥人的主动性、创造性和积极性。

（3）动态相关原理：管理系统及其各要素之间的相互关系是运动变化的，应在动态中把管理工作做好。

（4）效益原理：良好的经济效益是企业的主要追逐对象，也是企业管理的出发点和归宿点。

杨善林主编《企业管理学》（高等教育出版社2004版9月版）：

（1）人本原理：以人（职工）为中心，尊重人、依靠人、发展人、为了人。

（2）规律性原理：运用辩证唯物主义的规律性认识管理工作并对其进行研究，达到按照生产力、生产关系和上层建筑发展运动的客观规律来管理企业的目的。

（3）系统性原理：为达到最佳管理，必须进行充分的系统分析。

（4）控制性原理：通过不断接受和交换内外信息，依据一定的标准，监督检查计划的执行情况，发现偏差，采取有效措施，调整生产经营活动，以达到预期目标。

（5）弹性原理：指管理在客观环境作用下为达到管理目标的应变能力。

（6）激励原理：采用科学的方法激发人的内在潜力，使每个人都能做到尽其所能，展其所长，自觉地努力工作。

（7）效益原理：以尽量少的消耗和资金占用，生产出尽可能多的符合社会需要的产品，不断提高经济效益。

此外，还有一些零星的提法，如“许诺原理”、“航道原理”等不一而足。

山西农业大学经贸学院张建华先生认为，仔细观察上述不同版本的管理学原理体系，可以从中发现以下问题：

（1）原理与原则混淆。笔者理解，“原理”应该是指客观存在的规律，而“原则”是人们依据一定的客观规律和自身的利益目标制定的行动准则和规范，二者在本质上是有区别的。

（2）原理与具体操作指南混淆。如许诺原理，实际上不过是一些非常具体的经验性操作指南，提示人们如何进行许诺等，称之为“许诺定则”可能更为妥当一些。

（3）片面性。各种版本的原理体系都局限于管理活动某些个别环节的规律性，没有全面系统地反映管理活动的基本规律，特别是局限于企业管理活动，没有全面系统地反映各类管理活动所共有的基本规律。

（4）表面性。许多所谓“原理”实际上不过是表面现象和具体技巧的简单概括，如权变原理、效益原理等。

（5）无序性。一套原理体系中不同原理之间缺乏内在的逻辑顺序，如系统原理、能级原理、反馈原理、封闭原理、动态相关原理、„„等，实际上是同一个原理不同的重复表述。

鉴于上述问题，张建华先生认为，在构建管理学的基本原理体系时应注意以下几条原则：

(1)全面系统。一套完整的管理学原理体系应该能够全面系统地反映管理全过程的基本规律。

(2)简明深刻。作为管理学的基本原理，应着重回答管理实践中最基本的规律性，避免纠缠细枝末节性的问题。

(3)客观科学。作为管理学的基本原理体系，应与指导管理实践活动的主观原则有所区别，客观地反映管理实践活动所遵循的基本规律。

(4)严肃审慎。在构建管理学的基本原理体系时，应持严肃认真的审慎态度，不应随便将管理实践中出现的个别经验诀窍，冠以“原理”之名。张建华先生认为，考虑到各种管理实践活动的普遍共性，管理学的基

本原理在某种程度上也就是哲学原理，并建议构建下列基本管理原理体系：

(1)环境决定原理：事物都是环境的产物，事物的能量和物质都来自环境，也即事物的内因全部来自外因，因此事物的发展变化归根到底都是周围环境因素作用的结果。

(2)系统原理：事物都是一定环境的产物，都是由若干元素组成的系统，事物内部各元素相互联系形成一定的结构，系统结构取决于事物所处的环境并在外部环境因素推动下不断发展变化，系统的结构决定系统的功能，系统的整体功能大于其各组成部分孤立功能之和。

(3)人本原理：人是管理系统内部诸要素中处于主导地位，决定管理成败的主要因素。其中，既包括管理者，也包括被管理者，还包括用户、合作伙伴和社会大众。

(4)利益驱动原理：人们参与管理活动的根本动机是自身的利益。

(5)随机概率原理：事物发展变化都是依据一定的概率进行的随机过程。

(6)随机否定原理：事物总是依据一定的概率在不断的随机否定中向前发展。

(7)黄金突破点原理：事物发展变化总是首先在旧事物相对发达之处实现突破。

(8)组织分化原理：事物的发展变化是一个在外部环境因素推动下进行的组织分化过程，即事物总是通过不断吸收外来新鲜因素，在原有系统结构的基础上不断地分裂分化，形成新的越来越复杂的组织结构。

(9)不可逆原理：事物发展变化是一个时间不可逆过程，一旦变化，就不可能回复原状。

(10)惯性原理：事物在环境条件不变的前提下，总是保持原有运动状态不变。

以上10条原理，概括起来，集中回答了管理实践中经常发生的三个基本问题：即事物发展的原因、发展的方向以及发展的过程和内在机制，其中第1-4条主要阐明发展的原因和动力，第5-8条主要阐明发展的方向、过程及内在机制，第9-10条则是阐明发展变化的阻力和局限。所有这些都是任何一项管理实践活动都必须认真考虑的最基本的问题。