OFDM系统中PAPR抑制技术研究

OFDM系统中PAPR抑制技术研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)是一种并行的多载波传输技术,它利用相互正交的多个子载波来传输信息,具有非常高的频谱利用率和很好的抗多径干扰能力,适合于高速率和多媒体的数据传输。但高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题是制约OFDM技术发展的瓶颈之一,PAPR抑制是OFDM技术中的难点和关键。论文针对这个问题,重点研究了有效降低OFDM信号PAPR的算法,并提出了两种适用于宽带无线通信系统的峰值抑制设计方案。论文从传统的限幅算法入手,根据传统限幅算法存在的峰值再增长问题,研究了限幅滤波(CF)算法和迭代限幅滤波(RCF)算法。从仿真结果可以看出,限幅过程会带来比较严重的带内带外干扰,这些干扰会引起整个系统性能的下降,误码率显著恶化。为了进一步降低削波限幅噪声的影响,论文还研究了一种限幅噪声的估计算法,仿真结果表明这类噪声估计算法可以使误码性能大大提高。在分析利用星座图扩展(ACE)法来降低峰均比时,着重研究了ACE的两种实现算法的性能,仿真结果表明ACE方法是一种非常有效的降低OFDM信号PAPR的方法。随后,论文还对ACE的一种改进方法进行了研究,仿真结果表明这种ACE BD算法可以很好的在误码率和峰均比抑制这两个方面进行平衡。论文还对压扩算法的性能进行了分析,仿真了μ律压扩算法的误码性能和对峰均比的抑制效果。简要介绍了选择性映射(SLM)法和部分传输序列(PTS)法。最后还对PAPR算法进行了比较。在对算法性能仿真和分析的基础上,论文提出了两种非常好的发射接收机中峰值抑制模块的设计方案。第一种设计方案非常适合应用于宽带无线接入系统中,设计方案的复杂度主要集中在无线接入点处,而使移动设备端尽可能简单,从而降低整个系统的复杂度和成本。第二种是一种简化的PAPR抑制方案,它以两次RCF算法为基础,用滤波器代替FFT/IFFT,简化了第二次限幅迭代限幅过程,节约硬件资源,特别适合FPGA实现。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 OFDM研究现状
  • 1.2 OFDM中的关键技术
  • 1.3 论文研究内容及安排
  • 2 OFDM的基本原理与PAPR问题
  • 2.1 OFDM的基本原理
  • 2.1.1 OFDM系统的基本模型
  • 2.1.2 快速傅立叶变换在OFDM系统中的应用
  • 2.1.3 保护间隔和循环前缀
  • 2.1.4 傅立叶变换的过采样
  • 2.2 OFDM系统中峰值平均功率比及其分布
  • 2.2.1 峰值平均功率比的定义
  • 2.2.2 高PAR产生的原因及其带来的问题
  • 2.2.3 离散信号与连续信号的峰均比差异
  • 2.2.4 OFDM系统内PAPR的分布
  • 2.3 降低PAPR的方法概述
  • 2.4 本章小结
  • 3 OFDM中PAPR抑制算法
  • 3.1 限幅法
  • 3.1.1 传统的限幅算法
  • 3.1.2 限幅滤波算法
  • 3.1.3 迭代限幅滤波算法
  • 3.1.4 迭代限幅与噪声估计的联合算法
  • 3.2 压扩算法
  • 3.2.1 μ律压扩算法的基本原理
  • 3.2.2 仿真结果分析
  • 3.3 星座图扩展法
  • 3.3.1 ACE方法概述
  • 3.3.2 ACE的基本原理
  • 3.3.3 ACE的具体实现算法
  • 3.3.4 ACESGP的改进算法——ACEBD算法
  • 3.4 选择映射法
  • 3.5 部分传输序列法
  • 3.6 峰均比抑制算法比较
  • 3.7 本章小结
  • 4 OFDM系统中峰值抑制方案设计
  • 4.1 宽带无线接入系统中峰值抑制方案设计
  • 4.1.1 下行链路设计
  • 4.1.2 上行链路设计
  • 4.1.3 上行链路设计的一种改进方法
  • 4.2 一种简单的峰值抑制模块方案设计
  • 4.3 本章小结
  • 5 总结与展望
  • 5.1 工作总结
  • 5.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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