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FRFT-OFDM系统峰均比抑制技术研究

作　者: 赵越
导　师: 胡进
学　校: 北京理工大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 正交频分复用 分数阶Fourier变换 FRFT-OFDM 峰均功率比 低复杂度
分类号: TN929.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 23次
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内容摘要


基于分数阶Fourier变换的正交频分复用（FRFT-OFDM）系统不仅具有传统OFDM系统的优点，同时在收发双方具有较大相对运动速度，即系统中存在较大多普勒频移的情况下，FRFT-OFDM系统较传统OFDM系统的性能得到改善。但是FRFT-OFDM系统同样存在高峰均功率比（PAPR）问题，这一问题会导致信号产生非线性失真，增大通信系统的误码率。传统解决方案是采用大线性范围的功率放大器，这严重降低发射机功率放大器的效率。本文重点围绕FRFT-OFDM系统的峰均功率比问题展开研究，理论推导了峰均功率比的分布特性。针对现有方法运算复杂度大的问题，本文提出一种具有低复杂度的基于分数阶随机相位序列（FRPS）的算法（简称FRPS算法）来抑制高峰均比，并利用MATLAB软件建立系统模型，对研究的内容进行了仿真。本文的主要工作如下：1)阐述了FRFT-OFDM技术的基本原理与系统模型。首先介绍了分数阶Fourier变换的定义及相关定理，接着详细地描述了FRFT-OFDM技术的原理及系统组成。2)理论推导了峰均功率比的分布特性；总结了现有的FRFT-OFDM技术的峰均功率比抑制技术，详细描述了每种方法的原理，并对每种方法进行了仿真验证，在可靠性、运算复杂度、传输效率三方面进行了对比分析。3)介绍了传统OFDM系统峰均功率比抑制技术—基于循环移相序列（CSPS）的算法（简称CSPS算法）及其优化算法（简称OCSPS算法），借鉴CSPS及OCSPS技术的思想，结合FRFT-OFDM技术的特点，为FRFT-OFDM系统提出了具有低复杂度的抑制峰均功率比的FRPS算法。该算法通过利用分数阶随机相位序列的特点及分数阶Fourier变换的圆周卷积定理，使得该算法只需要一次N点的逆离散分数阶傅里叶变换（IDFRFT），所有的备选信号可以在时域通过简单计算获得，避免了并行进行IDFRFT。通过对算法仿真得到当备选信号个数相同时，该算法与选择映射（SLM）算法的峰均功率比抑制性能相当、比部分传输序列（PTS）算法具有更好的峰均功率比抑制性能，同时，该算法较SLM和PTS算法的运算量有一定降低。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 峰均功率比抑制技术的研究现状及发展趋势  12-14
  1.3 论文主要研究内容与贡献  14-15
  1.4 论文的结构安排  15-17
第2章 FRFT-OFDM 技术的基本原理与系统模型  17-29
  2.1 分数阶 Fourier 变换  17-22
    2.1.1 分数阶 Fourier 变换定义  17-18
    2.1.2 离散分数阶 Fourier 变换  18-20
    2.1.3 分数阶卷积及圆周卷积定理  20-22
  2.2 FRFT-OFDM 系统结构  22-28
    2.2.1 FRFT-OFDM 系统模型  22-24
    2.2.2 chirp 循环前缀的加入  24-26
    2.2.3 子载波调制解调的实现  26-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章 FRFT-OFDM 系统的峰均功率比  29-58
  3.1 FRFT-OFDM 系统的峰均功率比  29-35
    3.1.1 峰均功率比的定义  30
    3.1.2 峰均功率比的统计特性  30-34
    3.1.3 功率放大器对高峰均功率比信号的影响  34-35
  3.2 现有 FRFT-OFDM 系统的峰均功率比抑制方法  35-55
    3.2.1 限幅法  36-39
    3.2.2 概率类法  39-43
    3.2.3 ACE 法  43-49
    3.2.4 Low-Complexity 法  49-55
  3.3 现有峰均比抑制方法性能对比分析  55-57
  3.4 本章小结  57-58
第4章 FRPS 峰均功率比抑制算法  58-75
  4.1 CSPS 算法和 OCSPS 算法  58-61
    4.1.1 CSPS 算法原理  58-60
    4.1.2 OCSPS 算法原理  60
    4.1.3 算法仿真  60-61
  4.2 FRPS 峰均功率比抑制算法  61-74
    4.2.1 算法原理推导  62-65
    4.2.2 算法运算复杂度对比分析  65-66
    4.2.3 算法仿真  66-69
    4.2.4 算法实验验证  69-74
  4.3 本章小结  74-75
总结与展望  75-77
参考文献  77-81
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机）
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