LTE下行单天线峰均比抑制及信噪比估计技术研究

论文摘要

长期技术演进(Long term evolution, LTE)作为新一代无线和个人移动通信系统的可选方案,采用了许多新技术,如正交频分复用和自适应调制编码技术等。正交频分复用具有抗多径时延和均衡简单等优点,被广泛应用。但是由于多个载波叠加,使得正交频分复用具有较高的峰均比。自适应调制编码技术根据无线信道环境的变化,动态地调整发射机的发射功率、调制方式、编码速率等参数,是提高频谱利用率的关键技术之一。自适应调制编码时,需要进行信噪比估计以便获取信道的信噪比信息。本文针对上述的问题,对LTE下行单天线峰均比抑制技术及信噪比估计技术进行了研究。针对峰均比抑制技术特点,本文分析了LTE下行链路的帧结构,提炼出了五种仿真场景。在保证信号错误矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)前提下,研究了一种EVM排序限幅法,并针对LTE下行链路的各种仿真场景,提出了改进的EVM排序限幅算法、迭代EVM排序算法和EVM排序循环限幅滤波算法。对20MHz的LTE下行单天线链路:当OFDM符号中只有QPSK一种调制方式,在CCDF值为10?4时,瞬时峰均比可以降低到6.14dB;当OFDM符号同时存在QPSK、16QAM、64QAM(比例为1/2, 1/4, 1/4)三种调制符号和参考信号,在CCDF值为10?4时,瞬时峰均比也可以降低到7.26dB,可以达到系统设计要求的7.5dB;在各种仿真场景下,改进算法都较平稳,信号峰均比不会存在突然增大的可能,有利于对放大器的保护;峰均比抑制效果效果与EVM的损失成正比关系。针对LTE下行单天线的信噪比估计问题,本文将信噪比估计转化为对信道和噪声功率的估计,并通过对信号和噪声功率的修正得到了本文的信道估计方法。仿真表明,通过本文提供的信噪比估计方法,当信噪比真实值大于2dB时,有80%以上统计点的信噪比估计值和信噪比真实值的误差在2dB以内,90%以上的统计点信噪比估计值和信噪比真实值的误差在3dB以内;该算法对多普勒频移具有鲁棒性,不同多普勒频移条件下的信噪比估计性能在10%以内。本文在LTE下行单天线峰均比抑制及信噪比估计技术方面的研究成果,可应用于多天线场景,也可应用于其他采用正交频分复用技术和自适应调制编码技术的系统中,如WiMAX系统等,具有重要的理论和经济价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文背景
• 1.2.1 OFDM技术概述
• 1.2.2 峰均比抑制技术
• 1.2.3 信噪比估计
• 1.3 论文结构及内容安排
• 第二章 PAPR抑制及SNR估计技术现状
• 2.1 引言
• 2.2 PAPR抑制技术现状
• 2.2.1 限幅法
• 2.2.2 星座图扩展技术
• 2.2.3 编码法
• 2.2.4 多路备选信息法
• 2.3 SNR估计技术现状
• 2.3.1 二阶矩四阶矩算法
• 2.3.2 均方误差估计算法
• 2.3.3 最小二乘估计算法
• 2.3.4 最大似然估计和SNV算法
• 2.4 3GPP LTE下行链路帧结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 LTE下行单天线PAPR抑制技术
• 3.1 引言
• 3.2 LTE下行链路PAPR抑制仿真场景
• 3.3 EVM排序限幅法
• 3.4 算法改进
• 3.4.1 改进EVM排序限幅法
• 3.4.2 迭代EVM排序算法
• 3.4.3 EVM排序RCF算法
• 3.5 仿真结果及分析
• 3.5.1 仿真参数
• 3.5.2 不同限幅门限仿真结果
• 3.5.3 不同迭代次数仿真结果
• 3.5.4 各种场景仿真结果
• 3.5.5 小结
• 3.6 本章小结
• 第四章 LTE下行单天线SNR估计技术
• 4.1 引言
• 4.2 无线信道模型
• 4.3 LTE单天线下行链路SNR估计
• 4.3.1 FFT插值信道估计
• 4.3.2 噪声功率估计
• 4.3.3 噪声平滑
• 4.3.4 信号噪声功率修正
• 4.4 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文贡献
• 5.2 下一步工作的建议和未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果