WiMAX峰均比抑制关键技术研究

论文摘要

作为第三代移动通信系统标准的新成员—WiMAX（World Interoperability for Microwave Acess,全球微波接入互操作性）,因其大范围覆盖、高速数据接入而受到了广泛的关注。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）是WiMAX物理层的核心技术之一。OFDM具有抗多径干扰和均衡简单的优点,但是OFDM也有其固有其缺点:较高的峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio, PAPR）。高峰值平均功率比对功放的线性动态范围提出了更高的要求,而高线性的功放实现难度大、成本高,因此高峰值平均功率比问题已成为影响OFDM技术商用的瓶颈。本文就峰值平均功率比抑制技术进行了研究。本文重点研究了峰均比抑制技术中的限幅类技术。首先从误差矢量幅度（Error Vector Magnitude, EVM）的概念、信号PAPR和有效PAPR的区别出发,提出了自适应EVM限幅算法。该算法根据输入符号PAPR的大小,动态调整当前符号的EVM,即在保证平均EVM满足系统要求的前提下,对PAPR较大的输入符号采用更大的EVM进行处理,反之则采用较小的EVM来处理。仿真结果表明:该算法在2048个子载波、64QAM调制、EVM≤2%、CCDF=1×10?4时,处理后的PAPR不超过6.5dB;在BER = 1×10?2时,误码率性能损失不到0.3dB。本文针对WiMAX带宽分配灵活的特点,提出多频段OFDM的概念,即多路不同中心频率、不同带宽的OFDM信号的叠加。并对多频段OFDM的合路方法进行了研究,利用OFDM子载波的正交性和IFFT的线性性质,提出基于IFFT方式的合路方法。该合路方法在基带实现不同频带宽度信号的合路,与传统中射频合路相比,具有实现简单、低成本和易于后续信号处理等优点。本文对多频段OFDM信号的峰均比问题进行了初步研究。考虑到多路OFDM信号在叠加后会出现PAPR的回升,因此本文给出了一种多频段OFDM的自适应EVM峰均比抑制算法。该算法将多频段信号的合路和PAPR处理相结合,利用IFFT合路方法,将多频段信号的PAPR处理等效为一个更大带宽范围内单频段信号的PAPR处理。仿真表明:在64QAM调制、EVM不超过2%时,两路10MHz合路信号或一路10MHz与一路5MHz合路信号,处理后的PAPR不超过6.2dB,在BER= 1×10?3时,处理后的误码率性能损失较处理前不超过0.5dB。本文在WiMAX的峰均比抑制技术方面的研究成果,可直接应用于WiMAX的工程实现,同时也可用于以OFDM为物理层传输技术的通信系统,如:数字音频广播（Digital Audio Broadcast, DAB）、地面数字电视广播、无线局域网等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 WiMAX
• 1.2 WiMAX 标准与关键技术
• 1.2.1 IEEE 802.16 无线接入标准
• 1.2.2 WiMAX 物理层关键技术
• 1.3 本文研究的问题和贡献
• 1.3.1 问题描述
• 1.3.2 本文主要贡献
• 1.4 论文结构及内容安排
• 第二章 OFDM 系统中峰均比抑制技术
• 2.1 引言
• 2.2 OFDM 原理
• 2.2.1 OFDM 的调制
• 2.2.2 OFDM 的解调
• 2.2.3 OFDM 的FFT 实现
• 2.3 OFDM 峰均比抑制技术
• 2.3.1 限幅类技术
• 2.3.2 概率类技术
• 2.3.3 编码法
• 2.3.4 星座图扩展法
• 2.4 本章小结
• 第三章 单频段OFDM 峰均比抑制技术
• 3.1 引言
• 3.2 影响限幅性能的因素
• 3.2.1 误差矢量幅度
• 3.2.2 信号PAPR 和有效PAPR
• 3.2.3 最优限幅率
• 3.2.4 带内噪声调整方法
• 3.2.5 带外噪声
• 3.2.6 EVM 与PAPR 的关系
• 3.2.7 多次迭代对PAPR 的影响
• 3.2.8 过采样
• 3.3 单频段OFDM 自适应EVM 限幅法
• 3.3.1 自适应EVM 方案概述
• 3.3.2 自适应EVM 算法原理
• 3.3.3 参数的选取对算法性能的影响
• 3.4 算法复杂度分析
• 3.5 仿真结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 多频段OFDM 峰均比抑制技术
• 4.1 引言
• 4.2 多频段OFDM 的合路
• 4.2.1 现有合路方式介绍
• 4.2.2 多频段OFDM 合路原理
• 4.2.3 收端处理
• 4.3 多频段OFDM 自适应EVM 算法
• 4.3.1 原理
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 全文总结及主要贡献
• 5.2 下一步工作和未来研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果