MIMO-OFDM系统中降低PAPR技术的研究

摘要

多输入多输出（MIMO）技术，通过在接收端和发射端使用多个天线，在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下，成倍地提高衰落信道下的信道容量，同时还可以获得空间分集增益和编码增益。正交频分复用（OFDM）是一种多载波传输技术。它的各子载波之间相互正交，有效的提高了频谱利用率。由两者结合而成的MIMO-OFDM系统实现了两种技术的互补。它即可以充分利用时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。同时又在提高无线链路的传输速率和可靠性方面存在着巨大的潜力，因而MIMO-OFDM技术已成为4G移动通信系统中极具前景的解决方案。
　　 与OFDM系统相同，MIMO-OFDM系统也存在峰均功率比（PAPR）过高的问题。因而容易造成信号进入非线性区，从而导致MIMO-OFDM信号失真和系统性能下降。因此，有必要进行MIMO-OFDM系统峰均比降低技术的研究。本文主要工作如下：
　　 1.首先分析了降低OFDM系统PAPR的几种典型算法：选择性映射（SLM）、部分传输序列（PTS）、限幅等算法。另外还深入研究了几种降低MIMO-OFDM系统PAPR的全新算法：天线旋转取反（CARI）算法、并行的PTS并行的SLM等算法。
　　 2.在分析并行选择映射（CSLM）和限幅等算法特点基础之上，提出了一种CSLM-Clpping联合算法。该算法可以显著的降低MIMO-OFDM系统的PAPR，同时传送边带信息的数量少，节省了频谱资源。
　　 3.在CSLM-Clipping联合算法基础上，为了降低限幅噪声的影响，提出了一种改进的联合算法，即CSIM-Circle Clipping Fiter联合算法。改进的联合算法可以有效的降低MIMO-OFDM系统PAPR，同时减小了限幅噪声的影响。
　　 4.为了降低联合算法的复杂度，提出了一种简化的联合算法。该算法在有效降低MIMO-OFDM系统PAPR的同时，减少了边带信息传输的数量降低了系统的复杂度。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 MIMO-OFDM系统的技术背景

1.2 课题的研究现状

1.3 论文的主要工作与章节安排

第2章 MIMO-OFDM系统原理和PAPR问题分析

2.1 MIMO-OFDM系统的基本原理

2.1.1 OFDM基本原理

2.1.2 MIMO技术原理

2.1.3 空时编码技术

2.1.4 MIMO-OFDM系统结构

2.2 MIMO-OFDM系统的PAPR问题分析

2.2.1 OFDM系统的PAPR分析

2.2.2 MIMO-OFDM系统的PAPR分析

2.3 本章小结

第3章 MIMO-OFDM中的降低PAPR算法

3.1 OFDM系统中的降低PAPR算法

3.1.1 信号预畸变类技术

3.1.2 编码类技术

3.1.3 概率类技术

3.2 MIMO-OFDM系统中的降低PAPR算法

3.2.1 并行的PTS算法原理与仿真分析

3.2.2 天线旋转取反算法原理与仿真分析

3.2.3 连续次最优天线旋转取反法原理与仿真分析

3.2.4 随机次最优天线旋转取反法原理与仿真分析

3.3 本章小结

第4章 基于SLM算法降低MIMO-OFDM系统PAPR

4.1 降低MIMO-OFDM系统PAPR的SLM类算法研究

4.1.1 传统的SLM算法原理

4.1.2 独立的SLM算法原理

4.1.3 并行的SLM算法原理

4.1.4 算法的仿真结果及分析

4.2 CSLM-Clipping联合算法降低MIMO-OFDM系统PAPR

4.2.1 不同算法进行联合的前提

4.2.2 CSLM-Clipping联合算法原理

4.2.3 算法的仿真结果及分析

4.3 改进的联合算法降低MIMO-OFDM系统PAPR

4.3.1 CSLM-Circle Clipping Filter联合算法原理

4.3.2 简化的联合算法原理

4.3.3 算法的仿真结果及分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致 谢