多载波移动通信系统中的预畸变技术研究

论文摘要

正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）以其高频谱利用率和对抗频率选择性衰落的能力,成为未来无线通信系统的候选技术之一。正交频分复用多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA）是以OFDM为基础的一种高频谱效率的多址技术,适用于多用户并发通信的环境。但OFDM和OFDMA都是多载波系统,具有峰值功率和平均功率的比值（Peak-to-Average Power Ratio,PAPR,简称峰均比）过高的缺点:当具有高峰值的信号通过放大器时会产生非线性失真,恶化传输性能。预畸变技术具有峰均比抑制能力强、冗余度低、使用灵活等优点,是目前峰均比抑制领域应用最广泛的技术。本文重点研究了OFDM/OFDMA系统峰均比抑制的预畸变技术。本文首先介绍了OFDM/OFDMA技术的基本原理和优缺点,作为本文的研究的背景知识和基础理论。本文的第二部分对OFDM信号的峰均比进行了理论分析和数学推导,阐明了峰均比的定义、分布以及相关建模,重点比较了现有的峰均比抑制的预畸变技术,为后面的章节提供了理论依据。加窗算法能有效改善传统预畸变算法所引起的带外辐射偏高的问题,因此,本文的第三部分对加窗算法进行了理论分析和仿真验证;然后针对其带内失真较大的问题,提出一种加窗OFDM系统的信号恢复算法,通过在接收端重建加窗噪声来恢复发射数据,该算法能有效提高系统的误码率性能。迭代限幅滤波是目前应用较为广泛的一类预畸变峰均比抑制算法,但该算法的PAPR收敛速度较慢。本文的第四部分提出一种具有更强峰均比抑制能力的改进算法:将OFDM信号分为奇、偶两部分分别作限幅处理,该算法在同样的迭代次数和计算复杂度下,可以取得更佳的峰均比抑制性能。最后,本文研究了OFDMA系统下的峰均比抑制技术。比较了不同子载波分配方式下的峰均比分布,研究了带内噪声滤除的方法,并针对顺序交织OFDMA系统提出了一种低复杂度的峰均比抑制方法。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OFDM技术
• 1.2.1 OFDM的基本原理
• 1.2.2 OFDM的优缺点
• 1.3 OFDMA技术
• 1.3.1 OFDMA的基本原理
• 1.3.2 OFDMA的关键技术及其缺点
• 1.4 本文的主要内容及创新
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 主要内容及创新
• 第二章 多载波移动通信系统中的峰均比问题
• 2.1 多载波移动通信系统中的PAPR
• 2.1.1 PAPR的定义
• 2.1.2 PAPR的概率分布
• 2.1.3 传统的PAPR抑制方法
• 2.2 PAPR抑制的预畸变技术
• 2.2.1 限幅算法
• 2.2.2 压缩扩展算法
• 2.2.3 加窗算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 加窗OFDM系统联合信号恢复算法研究
• 3.1 OFDM系统加窗技术研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 系统模型
• 3.1.3 仿真结果
• 3.2 联合加窗的信号恢复算法
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 系统模型
• 3.2.3 仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 OFDM系统改进的迭代限幅滤波算法研究
• 4.1 OFDM系统改进的迭代限幅滤波算法
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 传统迭代限幅滤波算法
• 4.1.3 改进算法系统模型
• 4.1.4 仿真结果
• 4.2 本章小结
• 第五章 交织OFDMA系统新限幅滤波算法研究
• 5.1 OFDMA系统子载波分配方式研究
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 OFDMA系统的子载波分配方式
• 5.1.3 OFDMA系统的带内噪声滤除
• 5.2 交织OFDMA系统中的简化限幅算法
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 系统模型
• 5.2.3 仿真结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果