OFDM系统中降低PAPR技术的研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM）技术由于可以有效对抗信道的多径效应,被认为是下一代移动通信中一种关键物理层技术,目前已经被许多无线系统所采用。然而,OFDM系统中一个最主要的瓶颈在于OFDM信号的峰均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）很大,因而容易导致OFDM信号的交调失真和系统性能下降。为此,如何有效地解决OFDM系统中的峰均功率比是亟待解决的问题。本文重点研究了如何有效降低OFDM信号峰均功率比的算法,并利用MATLAB软件完成了对所研究问题的仿真。从OFDM技术的基本原理入手,详细分析了搭建OFDM系统的各种关键技术。深入的仿真分析、总结并归类了当前常用的三类降低OFDM系统中PAPR的方法。其中,重点仿真研究了非畸变技术中的部分传输序列（PTS）算法,虽然PTS算法具有不会使信号发生畸变,应用不受载波数限制,频谱损失不等优点,但它最大的缺点就是实现起来的计算量较大,限制了它在实际中的应用。因此,有必要提出可以有效降低算法复杂度的改进方法。围绕如何降低算法的计算复杂度问题展开讨论。从不同的角度,深入研究了多种当前常见的,可以有效降低峰均比的低复杂度改进算法。从简化PTS-OFDM计算PAPR值的角度,提出的近似迭代替代平方运算的改进方法。应用MATLAB软件,对这些算法进行了系统的仿真研究和分析,并验证了这些算法的可行性、技术特点和使用范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 OFDM系统
• 1.2.2 OFDM系统峰均比抑制技术
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 论文结构及研究内容
• 第2章 OFDM技术基本原理
• 2.1 OFDM概述
• 2.2 OFDM技术基本原理
• 2.2.1 OFDM调制解调的基本原理及FFT实现
• 2.2.2 快速傅立叶变换在OFDM系统中的应用
• 2.2.3 OFDM的射频调制
• 2.2.4 保护间隔与循环前缀
• 2.2.5 其它相关技术
• 2.3 OFDM系统的优缺点
• 2.3.1 OFDM系统的优点
• 2.3.2 OFDM系统的缺点
• 2.4 本章小结
• 第3章 OFDM中降低PAPR的算法
• 3.1 OFDM系统的峰值平均功率比定义
• 3.2 OFDM系统的峰值平均功率比分布
• 3.3 非畸变技术减小PAPR的方法
• 3.3.1 选择映射（SLM）
• 3.3.2 部分传输序列（PTS）
• 3.3.3 PTS和SLM方法性能比较
• 3.4 预畸变技术减小PAPR的方法
• 3.4.1 限幅方法
• 3.4.2 压缩扩张方法
• 3.5 编码技术减小PAPR的方法
• 3.6 本章小结
• 第4章 低复杂度PAPR算法研究
• 4.1 PTS算法的复杂性分析
• 4.2 改进最优旋转相位序列选取方法降低PTS复杂度
• 4.2.1 迭代移位线性搜索法
• 4.2.2 m序列降低PTS复杂度
• 4.2.3 仿真结果及分析
• 4.3 使用IFFT转换下降低PTS复杂度
• 4.3.1 IFFT转换方法的基本原理
• 4.3.2 相位旋转矢量r的选取
• 4.3.3 PTS和IFFT转换T相结合
• 4.3.4 仿真结果及分析
• 4.4 不同分割方法降低PTS复杂度
• 4.4.1 不同分割方法的原理
• 4.4.2 使用交织分割方法降低PTS算法复杂度
• 4.4.3 仿真结果及分析
• 4.5 近似迭代法替代平方运算的PTS改进方法
• 4.5.1 近似迭代法替代平方运算的原理
• 4.5.2 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢