OFDM系统中降低峰平比问题的研究

论文摘要

OFDM（Orthogonal frequency division multiplexing）是一种并行的多载波传输方案,它利用相互正交的多个子载波来传输信息,具有良好的抗多径干扰能力。目前,OFDM技术已经成功地应用于数字音频广播（Digital Audio Broadcasting, DAB）、数字视频广播（Digital Video Broadcasting, DVB）、无线局域网（Wireless Local Area Network, WLAN）等高速率数据传输系统。然而OFDM的主要缺点之一是峰值平均功率比（Peak-to-Average-Power Ratio, PAPR）较高,这就要求系统中的功放高度线性且需要很大的动态范围,以避免传输信号的非线性失真和频谱扩散,这会增加系统的成本和实现难度。因此,采用合适的技术来降低PAPR对OFDM系统很重要。本文首先在介绍OFDM技术理论的基础上,重点讨论了降低峰值平均功率比（PAPR）的三大类技术:信号预畸变技术（限幅和压扩技术）、信号编码技术（Golay互补序列的Read-Muller编译码算法）和信号扰码技术（选择性映射技术和部分传输序列技术）。但是这些技术都存在一定的局限性,国内外至今还没有一种技术,能够同时在降低PAPR、减小计算复杂度与计算量、提高系统性能等多个方面取得很好的效果。其次本文针对降低PAPR这一难题展开研究,提出了两种降低PAPR的新方法:第一种是采用串联伪随机分割的格形因子搜索法,由于格形因子搜索有一可变的约束长度LC而在降低峰值平均功率比方面呈现出不同的性能,这有助于在复杂度和性能之间找到一个好的折衷,并且串联伪随机分割方法的引入提高了降低PAPR的性能;第二种是基于伪随机分割的改进的双层搜索法,此优化方法是在双层搜索法的基础上做的改进,将原来双层搜索法的第一层组内全搜索改为次优搜索,并且采用伪随机分割方法,降低了双层搜索法的复杂度,并且有效的降低了OFDM系统的PAPR。这两种新方法均有效地降低了OFDM系统的PAPR,并且降低了PTS方法的计算复杂度。最后对本文进行了总结并对未来进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 移动通信的发展
• 1.1.2 OFDM 技术的发展
• 1.1.3 OFDM 的优缺点
• 1.2 OFDM 技术的研究现状
• 1.2.1 V-OFDM （Vector-OFDM）
• 1.2.2 W-OFDM （Wideband-OFDM）
• 1.2.3 Flash-OFDM
• 1.2.4 MIMO-OFDM
• 1.3 国内外对 OFDM 系统降低峰值平均功率比的研究
• 1.4 本文所做工作
• 第二章 OFDM 技术
• 2.1 OFDM 概述
• 2.2 OFDM 的基本原理
• 2.2.1 OFDM 信号的产生
• 2.2.2 子载波的正交条件
• 2.2.3 OFDM 的IFFT/FFT 实现
• 2.2.4 保护间隔与循环前缀
• 2.3 OFDM 的关键技术
• 2.3.1 同步技术
• 2.3.2 信道编码和交织
• 2.3.3 信道估计
• 2.3.4 均衡
• 2.4 OFDM 系统中的峰值平均功率比（PAPR）
• 2.4.1 问题的由来
• 2.4.2 峰值平均功率比PAPR 的概念
• 2.4.3 峰平比PAPR 的分布
• 2.4.4 高峰平比对OFDM 系统的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 OFDM中降低PAPR的方法
• 3.1 信号预畸变方法
• 3.1.1 限幅
• 3.1.2 压扩技术
• 3.1.3 其他预畸变方法
• 3.1.4 小结
• 3.2 编码类方法
• 3.2.1 格雷互补序列法
• 3.2.2 雷德密勒码编码法
• 3.2.3 其他编码法
• 3.2.4 小结
• 3.3 信号扰码技术
• 3.3.1 选择性映射（SLM）方法
• 3.3.2 部分传输序列法（PTS）
• 3.3.3 PTS 和SLM 方法性能比较
• 3.3.4 其他信号扰码技术
• 3.3.5 小结
• 3.4 本章小结
• 第四章 低复杂度降低PAPR 算法研究
• 4.1 改进最优旋转相位选取方法降低PTS 复杂度
• 4.1.1 Cimini 的迭代方法
• 4.1.2 Kwon 的次优方法
• 4.1.3 m 序列降低PTS 复杂度
• 4.2 串联伪随机分割的格形因子搜索法
• 4.2.1 串联伪随机分割法
• 4.2.2 采用串联伪随机分割的格形因子搜索法
• 4.3 基于伪随机分割的改进的双层搜索法
• 4.4 本章小结
• 第五章 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：作者在攻读硕士学位期间发表的论文