OFDM系统降低峰平比技术研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术以其优良的抗多径干扰和抗码间干扰等优势,成为下一代移动通信系统所采用的标准之一。然而,作为多载波系统,OFDM系统同样存在峰平比(PAPR)过高的问题,这导致发送端对高功率放大器(HPA)提出了很高的线性要求。当放大器的线性范围不能满足信号变化时,就会对动态范围较大的信号产生非线性失真,使OFDM信号的频谱发生变化,破坏各个子信道信号的正交性,从而导致整个系统性能的恶化。因此,PAPR抑制技术成为OFDM系统的关键技术和研究热点。目前,OFDM系统降低PAPR的方法主要分为三类,编码技术、信号预畸变技术和信号扰码技术。本文首先研究了编码技术中的格雷互补序列,这种技术可以直接将PAPR值降到3dB,但是引入了冗余信息并且增加了系统发射端和接收端的复杂性,而且受星座种类和子载波数目的限制。其次研究了信号预畸变技术中基于μ律的压缩扩张技术,该技术虽然易于实现、复杂度低,适合于任何调制方式和子载波数,但系统误码率高;针对系统误码率性能问题研究了两种简单有效的改善μ律压缩扩张技术的方法,仿真表明:两种方法对OFDM信号误码率性能有一定的改善,将两种改进方式融合后在保证PAPR性能不损失的前提下得到了较好的系统性能。最后研究了信号扰码技术中的部分传输序列(PTS)技术,该技术的PAPR抑制性能很好,但复杂度高。本文以降低部分传输序列技术(PTS)复杂度为目标,重点研究了改进算法。在次优迭代的PTS算法和基于汉明距离的PTS算法的基础上,提出了改进的基于汉明距离的PTS算法,通过加入了门限值,以进一步降低算法的复杂度。仿真证明这种改进算法在不损失PAPR性能的前提下,进一步降低了复杂度,具有较强的实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 相关技术的发展现状
• 1.2.1 OFDM系统
• 1.2.2 OFDM系统峰平比抑制技术
• 1.3 论文主要内容及章节安排
• 第2章 OFDM系统及其关键技术
• 2.1 引言
• 2.2 OFDM系统概述
• 2.2.1 OFDM系统工作流程
• 2.2.2 子载波的调制
• 2.2.3 DFT的实现
• 2.2.4 保护间隔和循环前缀
• 2.3 OFDM系统技术特点
• 2.3.1 OFDM系统的技术优势
• 2.3.2 OFDM系统的技术缺陷
• 2.4 OFDM信号峰平比特性分析
• 2.4.1 峰平比的定义
• 2.4.2 峰平比的概率统计分布
• 2.4.3 过采样对峰平比概率分布的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于编码技术的峰平比抑制算法
• 3.1 引言
• 3.2 编码技术原理
• 3.3 基于编码技术的峰平比抑制算法
• 3.3.1 格雷互补序列的定义
• 3.3.2 基于格雷互补序列的OFDM系统
• 3.3.3 性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于信号预畸变技术的峰平比抑制算法
• 4.1 引言
• 4.2 基于限幅技术的峰平比抑制算法
• 4.2.1 限幅滤波技术
• 4.2.2 峰值加窗技术
• 4.2.3 峰值抵消技术
• 4.3 基于压缩扩张技术的峰平比抑制算法
• 4.3.1 压缩扩张技术
• 4.3.2 算法仿真
• 4.3.3 系统性能分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于信号扰码技术的峰平比抑制算法
• 5.1 引言
• 5.2 基于SLM的峰平比抑制算法
• 5.2.1 SLM技术
• 5.2.2 SLM法的PAPR性能分析
• 5.3 基于PTS的峰平比抑制算法
• 5.3.1 PTS技术
• 5.3.2 PTS法的PAPR性能分析
• 5.3.3 基于次优迭代的PTS算法
• 5.3.4 基于汉明距离的PTS算法
• 5.3.5 基于汉明距离的PTS改进算法
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 个人简历