正交频分复用(OFDM)具有频带利用率高、抗多径能力强等优点,被认为是第四代移动通信的主流技术。然而,OFDM技术的一个重要缺点是其时域信号具有较高的峰均功率比(PAPR),使得信号通过高功率放大器(HPA)时可能引入非线性失真,导致系统性能恶化。通过增大HPA的线性区范围能够减轻此问题,但会降低HPA的效率且系统成本昂贵。因此,如何有效地降低OFDM信号的PAPR是目前通信领域的研究热点之一,本文正是针对此问题进行深入研究,提出有效的解决方案和电路结构。首先,对部分传输序列(PTS)方法进行研究。PTS方法有三种子块分割方案,即交织分割(IP)、相邻分割(AP)和随机分割(RP)。其中交织分割方案复杂度最低,但PAPR性能没有另外两种分割方案好。本文针对此问题,根据备选信号独立性对IP-PTS方法的相位因子向量进行优化,在不损失PAPR性能的情况下减小相位因子搜索范围。为了改善IP-PTS方法的PAPR性能,提出基于独立相位因子向量的共轭IP-PTS方法,利用DFT的复共轭特性以及被变换的频域PTS矩阵和相位因子向量都有共轭成对的特点,对共轭IP-PTS方法进行优化,降低其计算复杂度。提出虚实部分开乘相位因子的PTS方法,采用虚实部联合优化改善PAPR性能。其次,对时域IP-PTS方法进行研究。利用DFT的循环卷积特性,时域IP-PTS方法仅需计算一个IFFT,但相位因子搜索和结合仍需较高的复杂度。为了改善此问题,本文从理论上证明了时域IP-PTS方法的相位因子向量不独立,提出相位因子向量的优化方案;研究时域IP-PTS方法的相位因子结合特点,进而提出三种无数据阻塞的相位因子结合方案,即基于存储单元方案,基于流水线方案,基于选择路径方案。再次,对压缩扩展方法进行研究。压缩扩展是一种低复杂度的降低OFDM信号PAPR的方法,利用压缩扩展反变换恢复原始数据,能有效地减少非线性失真,该类方法的研究重点是提出性能较好的压缩扩展变换函数。本文针对实数/复数OFDM信号提出目标分布为三角分布的压缩扩展变换函数。通过对OFDM信号实施压缩扩展变换,使得压扩信号近似服从PAPR较低的目标分布,达到改善PAPR性能的目的。根据原始信号的统计分布和压扩信号的目标分布,推导出压缩扩展变换的函数表达式,并研究经压缩扩展变换后的系统性能,包括PAPR、BER性能和功率谱密度。最后,研究PTS方法的电路设计。针对PTS方法需要计算多个IFFT而导致其复杂度较高的问题,提出四种IFFT实现方案,分别为多路径方案,改进的多路径方案,利用Cookey-Tukey FFT算法的方案和仅用一个N点IFFT的方案。针对PTS方法的相位因子搜索,设计两种PAPR优化模块结构,即串行结构和并行结构。完成PTS方法的电路设计,使用SMIC 0.18μm CMOS标准单元库进行电路综合。