OFDM系统关键技术研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术以其频谱利用率高、抗多径和脉冲噪声、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力、根据信道条件对子载波进行灵活调制及功率分配的能力，已在数字音频广播、数字电视以及无线局域网等无线高速数据传输系统中广泛应用，并将成为未来第四代移动通信的关键技术之一。但OFDM系统的主要缺点是高峰平比和对同步误差非常敏感。因此，对OFDM系统关键技术的研究具有很高的理论价值与实用价值。本文在分析OFDM技术基本理论的基础上，对OFDM系统的高峰平比问题和同步问题进行了系统和深入的研究，并对提出的解决方案进行了数值仿真分析，验证了所提方案的性能和有效性。针对降低OFDM信号的高峰平比(PAR)问题，本文研究了编码类和信号扰码两类方法。在编码类方法中提出了改进的简单分组编码方法、扩展的求补分组编码和改进的求补分组编码三种方法。将简单分组编码方法的编码原理与子块分割技术相结合，这种编码方法可以进一步降低多子载波数目OFDM信号的峰平比，并能实现任意的编码速率。通过遍历补码序列的所有可能位置，找到补码序列的最佳位置，扩展的求补分组编码和改进的求补分组编码方法可以进一步降低OFDM系统的PAR。而且在系统其它条件不变的情况下，相对于求补分组编码方法，改进的求补编码方法可以不增加任何系统复杂性，仅仅改变补码序列的位置，就可以获得0.5dB左右的PAR性能改善。在信号扰码类方法中，提出了一种新的子块分割方法：联合分割方法。该方法基于部分传输序列方法。利用三种常规分割(相邻、交织、伪随机)方法的优缺点，并综合考虑分割方法的实现难易程度、PAR降低性能和计算复杂度三个方面的因素，可以大大降低在PTS方法中多个IFFT的运算量，并获得较好的PAR降低性能(仅稍差于伪随机分割，但优于交织和相邻分割)。通过数值仿真分析结果表明，联合分割方法既具有较好的PAR改善性能又具有较低的计算复杂度。

论文目录

第1章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 OFDM技术的发展历史

1.3 OFDM与其它技术的比较

1.4 本文的研究工作及创新点

第2章 OFDM系统

2.1 正交频分复用技术

2.1.1 无线通信的信道特性

2.1.2 OFDM信号时频分析

2.1.3 FFT实现方法

2.1.4 循环前缀

2.2 OFDM系统性能

2.2.1 OFDM系统模型

2.2.2 OFDM信号功率谱

2.2.3 OFDM系统关键技术

2.2.4 OFDM系统的优缺点

2.3 OFDM系统参数

2.3.1 几个参数的介绍

2.3.2 OFDM系统参数设置

2.4 本章小结

第3章 OFDM系统中的峰平比

3.1 OFDM系统峰平比

3.1.1 峰平比的定义

3.1.2 峰平比的分布

3.1.3 峰平比的测量

3.2 降低峰平比的方法

3.2.1 限幅类技术

3.2.2 编码类技术

3.2.3 信号扰码技术

3.3 降低PAR三种方法的比较

3.4 本章小结

第4章编码方法降低OFDM系统PAR

4.1 分组编码方法

4.1.1 分组编码方法

4.1.2 简单分组编码方法

4.1.3 改进的简单分组编码方法

4.2 求补分组编码方法

4.2.1 求补分组编码方法

4.2.2 扩展的求补分组编码方法

4.2.3 改进的求补分组编码方法

4.3 格雷互补序列编码方法

4.3.1 格雷互补序列

4.3.2 Reed Muller码

4.3.3 基于格雷互补序列的编码算法

4.3.4 算法仿真和性能分析

4.4 本章小结

第5章信号扰码方法降低OFDM系统PAR

5.1 选择性映射

5.1.1 SLM相位因子的选择

5.1.2 SLM的性能仿真

5.2 部分传输序列方法

5.2.1 PTS的分割方法

5.2.2 改进的PTS方法

5.3 SLM与PTS性能比较

5.4 PTS联合分割方法

5.4.1 联合分割方法

5.4.2 PTS的性能仿真

5.5 本章小结

第6章 OFDM系统中的同步技术

6.1 OFDM系统同步原理

6.1.1 OFDM系统中的同步要求

6.1.2 符号定时同步分析

6.1.3 载波频率同步分析

6.2 经典定时同步算法

6.2.1 Schmidl定时算法

6.2.2 Minn定时算法

6.2.3 Park定时算法

6.3 BM定时同步算法

6.3.1 二值映射实序列的性质

6.3.2 广义二值映射序列的性质

6.3.3 定时算法

6.3.4 定时性能仿真

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

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