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OFDM无线通信系统中降低PAPR技术的研究

作　者: 张子敬
导　师: 肖志东；田野
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 正交频分复用 峰均比 信号预畸变技术 概率类技术 联合技术
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


正交频分复用(OFDM)是一种有效的高速并行传输技术,由于其具有频谱利用率高、抗多径衰落能力强等优点,使其成功的应用于许多高速无线数据传输系统中。然而,由于OFDM技术存在峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,使得它对功率放大器等非线性器件提出了较高的要求,如果放大器的动态范围不能满足信号的变化,则会使信号发生畸变,从而降低系统性能。因此如何降低过高的PAPR是OFDM技术必须解决的关键问题之一。本文主要对OFDM系统中PAPR的降低技术进行研究,主要内容如下:首先,对信号预畸变技术进行研究,主要包括限幅类技术和压缩扩展变换技术。通过对这两类技术的研究和仿真分析,比较了各算法的性能优劣。并针对C变换压扩算法存在的误码率性能恶化的问题,提出了一种改进误码率的C变换压扩算法。与传统的C变换压扩算法相比,改进的算法能够在不增加PAPR的情况下,有效的改善系统误码率性能。其次,对概率类技术进行研究,包括选择映射(SLM)算法和部分传输序列(PTS)算法。针对PTS算法计算复杂度高的问题,对其引入次优迭代搜索算法的思想,从而提出了两种改进的次优迭代PTS算法。与PTS算法相比,这两种算法能够在不显著升高PAPR的情况下,降低PTS算法的复杂度;与次优迭代算法相比,这两种算法能够在不显著提高复杂度的情况下,降低PAPR。即这两种算法都是通过不同的方式对PTS算法和次优迭代算法在计算复杂度和系统性能上的折衷考虑。通过仿真验证,新算法有效可行。最后,在对信号预畸变技术和概率类技术进行性能分析的基础上,介绍了信号预畸变技术和概率类技术相结合来降低信号的PAPR的思想,并提出了两种改进的联合算法,分别为基于抑制软限幅噪声的SLM算法和改进的次优迭代PTS优化C变换压扩算法。仿真分析表明,相对于只采用一类PAPR降低技术的算法而言,联合算法能够有效的改善系统性能。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究 OFDM 系统中 PAPR 降低技术的目的和意义  12
  1.3 OFDM 系统中PAPR 降低技术的研究现状  12-14
  1.4 论文的结构以及内容安排  14-16
第2章 OFDM 的基本原理和关键技术  16-38
  2.1 OFDM 技术的基本原理  16-25
    2.1.1 OFDM 系统的模型  16-18
    2.1.2 OFDM 子载波调制理论和性能指标  18-21
    2.1.3 IDFT/DFT 实现 OFDM 系统的调制和解调  21-23
    2.1.4 保护间隔和循环前缀  23-25
  2.2 OFDM 技术的优缺点  25-27
  2.3 OFDM 系统的关键技术  27-28
  2.4 OFDM 系统中的峰值平均功率比  28-37
    2.4.1 高峰值产生的原因及带来的问题  28-30
    2.4.2 OFDM 信号中 PAPR 的定义  30-31
    2.4.3 OFDM 信号中 PAPR 的分布  31-33
    2.4.4 降低峰均比方法的概述  33-37
  2.5 本章小结  37-38
第3章 信号预畸变技术的研究  38-58
  3.1 限幅技术的研究  38-47
    3.1.1 硬限幅(Clipping)算法  38-41
    3.1.2 软限幅(Soft Clipping)算法  41-44
    3.1.3 限幅滤波算法  44-46
    3.1.4 迭代限幅滤波算法  46-47
  3.2 压缩扩展变换技术的研究  47-53
    3.2.1 压缩扩展变换的原理  47-48
    3.2.2 传统压缩扩展变换  48-50
    3.2.3 C 变换方法  50-53
  3.3 一种新的改进误码率的C 变换压扩技术  53-56
  3.4 本章小结  56-58
第4章 概率类技术的研究  58-78
  4.1 选择映射(SLM) 算法  58-67
    4.1.1 传统的选择映射(SLM)算法  58-61
    4.1.2 选择映射(SLM)的改进算法  61-67
  4.2 部分传输序列(PTS)算法  67-74
    4.2.1 传统部分传输序列(PTS)算法  67-72
    4.2.2 次优迭代PTS 算法  72-74
  4.3 改进的次优迭代PTS 算法  74-77
  4.4 本章小结  77-78
第5章 降低PAPR 的联合技术  78-89
  5.1 联合算法的思想  78-82
    5.1.1 联合算法的分析  79-81
    5.1.2 联合算法的结构  81-82
  5.2 软限幅与SLM 算法的联合  82-86
    5.2.1 抑制限幅噪声算法  82-83
    5.2.2 基于抑制软限幅噪声的 SLM 算法  83-86
  5.3 改进的次优迭代PTS 优化C 变换压扩算法  86-88
  5.4 本章小结  88-89
结论  89-91
参考文献  91-95
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  95-96
致谢  96-97

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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