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OFDM系统中降低峰均比的研究及基带系统的实现

2020-11-30阅读(98)

OFDM系统中降低峰均比的研究及基带系统的实现

论文摘要

正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）技术具有较高的频带利用率、可以有效的对抗无线信道中的多径干扰以及实现复杂度和成本低等优点,因此成功地应用于许多高速无线数据通信系统中,并成为下一代移动通信系统所采用的标准之一。但是OFDM系统也有其自身的缺点,其中的一个主要缺点就是发送端的传输信号具有较高的峰值平均功率（PAPR,Peak-to-Average Power Ratio）,这就给OFDM技术的广泛应用带来了比较大的障碍。OFDM技术的基本思想就是将高速串行的数据码流转变为N路并行的低速数据码流,然后线性调制到等频率间隔的N个相互正交的子载波上,通过加循环前缀来减少和消除码间干扰ISI的影响。当较多的子载波同相时,就会产生较高的PAPR。本文主要是针对实用价值较高的预留子载波算法（TR,Tone Reservation）降低PAPR进行研究。传统的TR算法实现简单,但不能有效降低系统的PAPR,而且需要较多的子载波。在结合传统TR算法和限幅降低OFDM系统PAPR方法的优点基础上,本文提出了一种改进的新方法——限幅预留子载波算法,该算法有较好的降低PAPR的效果,但信号失真比较严重,不适合在实际系统中应用。于是本文又提出了一种改进的TR算法——受控修剪算法,其原理是采用在预留载波上产生的生成核,通过循环移位移到时域信号模的最大峰值处,从而抵消最大峰值,达到降低峰均比的目的。该方案实现简单,运算量低,并且只需要较少的迭代次数就可以获得很好的PAPR抑制效果,适合在实际中应用。数值仿真结果表明受控修剪算法能够有效的降低OFDM系统的峰均比。为了验证该算法的有效性,根据IEEE 802.16e协议,设计了一个实用性较高的OFDM基带系统,该系统在10MHz带宽（含保护带）内实现速率18Mbit/s通信设计目标,系统的各模块包括扰码器、CTC编码、交织、IFFT/FFT和降低PAPR等,最后在C语言平台上实现了该系统。结果表明,在不增加系统误码率的情况下,受控修剪算法能够有效的降低系统的峰均比。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究的背景和意义
  • 1.2 OFDM技术的发展历史
  • 1.3 OFDM技术的应用
  • 1.4 OFDM系统的特点
  • 1.5 OFDM降峰均比技术的研究现状
  • 1.6 本文主要研究内容和构架
  • 第二章 OFDM基带系统的原理
  • 2.1 OFDM基带系统的框图
  • 2.2 OFDM系统的原理
  • 2.2.1 多载波传输系统
  • 2.2.2 OFDM系统基本原理
  • 2.3 多进制数字调制在OFDM系统中的应用
  • 2.4 IFFT/FFT在OFDM系统中的应用
  • 2.5 无线信道特性对OFDM系统的影响
  • 2.5.1 多普勒效应
  • 2.5.2 多径延迟扩展
  • 2.5.3 保护间隔和循环前缀
  • 2.6 OFDM中的关键技术
  • 2.7 本章小结
  • 第三章 降低OFDM系统峰均比方法的研究
  • 3.1 OFDM系统峰均比的概念
  • 3.2 预留子载波降低峰均比
  • 3.2.1 问题的数学描述
  • 3.2.2 预留载波的位置
  • 3.3 限幅预留子载波法算法
  • 3.3.1 传统的预留子载波法
  • 3.3.2 限幅预留子载波算法原理
  • 3.3.3 算法实现过程
  • 3.3.4 算法仿真结果
  • 3.3.5 算法总结
  • 3.4 受控修剪算法
  • 3.4.1 受控修剪算法原理
  • 3.4.2 受控修剪核的设计
  • 3.5 受控修剪算法的实现流程
  • 3.5.1 模块位置
  • 3.5.2 受控修剪法框图
  • 3.5.3 总体功能模块的划分
  • 3.6 受控修剪算法测试结果和分析
  • 3.6.1 受控修剪法中的生成核
  • 3.6.2 各种调制方式下的仿真曲线
  • 3.6.3 迭代次数对算法的影响
  • 3.6.4 过采样对算法的影响
  • 3.6.5 步长对算法的影响
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 OFDM基带系统的实现
  • 4.1 IEEE 802.16e协议
  • 4.1.1 协议概述
  • 4.1.2 协议相关概念
  • 4.2 OFDM基带系统参数的设计
  • 4.2.1 系统目标
  • 4.2.2 参数的选择
  • 4.2.3 IFFT/FFT和MQAM的确定
  • 4.3 系统实现框图
  • 4.4 CTC下行链路的实现
  • 4.4.1 CRC校验
  • 4.4.2 FEC块级联编码
  • 4.4.3 扰码器
  • 4.4.4 Bit解复用
  • 4.4.5 CTC交织器
  • 4.4.6 CTC编码实现
  • 4.4.7 CTC子块交织
  • 4.4.8 ABY数据搬移
  • 4.5 16QAM调制的实现
  • 4.6 IFFT/FFT的实现
  • 4.7 降低PAPR的实现
  • 4.7.1 降低PAPR的实现模块
  • 4.7.2 降低PAPR的实现过程
  • 4.7.3 降低PAPR数据对比
  • 4.8 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间主要的研究成果

    • 相关论文文献

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