预留子载波法降低OFDM系统峰均比的研究

摘要

正交频分复用(OFDM)是一种高比特率宽带无线通信技术,是未来移动通信的主要代表技术。通过将信道划分为许多正交的子信道,OFDM技术更高效地利用了有限的带宽资源,并有效地克服了高速数据无线传输中多径效应所产生的码间干扰问题;同时引入了循环前缀的概念,从而保证了子载波间的正交性,降低了子载波间的干扰。
　　 然而,与其他多载波技术类似,OFDM信号存在高峰均功率比的问题。高峰均功率比会降低功率放大器的效率,大部分能量转化成了热能影响系统的正常工作,对于手持终端则需要消耗更多的电能,从而减少了电池设备的使用寿命;高峰均功率比会引起功率放大器的非线性,导致严重的信号失真,降低通信的质量。高峰均功率比己成为限制OFDM技术在实际中应用的主要瓶颈之一,如何抑制高峰均功率比也是通信领域的研究热点。
　　 针对OFDM信号的高峰均功率比问题,在分析总结了众多传统算法优缺点的基础上,论文探讨了使用预留子载波法降低峰均比的原理。继而深入讨论了一种基于FFT/IFFT的预留子载波法及其优化算法,与传统预留子载波算法相比,该算法具有收敛速度更快、计算复杂度较低的优点。为了提高该算法降低峰均比的性能,论文首先提出在原结构上采用随机提取削峰信息的方式,与原算法中一一对应的提取方式相比,算法降低峰均比的能力有了很大程度的提高。在基于FFT/IFFT的预留子载波法的基础上,论文将基于FFT/IFFT的预留子载波法中的FFT模块改为快速DCT,所提方案减少了计算量,仿真实验证明该方案比原方案能更好地降低峰均比,同时不会对系统误码率造成影响。最后,论文将基于DCT/IFFT的预留子载波法应用于STBC MIMO-OFDM系统中,由于该系统中各路天线上的发送信号具有相同的峰均功率比特性,因此可以充分利用某一根天线上的峰均比处理信息来降低其他天线上的峰均比,这样既简化了系统结构,又实现了降低了MIMO-OFDM系统的峰均比的目的,仿真实验证明了此应用的有效性。