OFDM系统中降低PAPR的改进方法及性能分析

摘要

正交频分复用技术(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是正交多载波传输技术;它具有抗多径干扰能力强和频带利用率高的特点，适合于高速无线通信系统，已成为当代通信技术的重要一环，成为移动通信的主流。虽然OFDM系统具有优越的数字化技术、高传输速率以及良好的抗频率选择性衰落性能等优点，但依然存在高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)的问题没有解决。高PAPR会增加设备的复杂度，影响传输性能，提高成本，限制了OFDM技术的使用。
　　本文对降低OFDM系统的PAPR的研究，分析PAPR的定义分布以及产生高PAPR的原因，介绍了近年来人们提出的的降低OFDM系统PAPR方法:选择性映射(SLM，selective mapping)方法、部分传输序列(PTS，partial transmitsequences)方法、载波保护(TR，Tone Reservation)方法、载波注入(TI，ToneInjection)方法、限幅法(clipping)以及压缩扩张变换方法(Compressing andExpanding Transform，简称Companding Transform)的研究，利用软件仿真，提出了一种用于抑制OFDM系统PAPR的联合算法。
　　本文的主要工作:首先介绍了OFDM系统的基本原理，关键技术及其优缺点;其次介绍了OFDM系统PAPR的定义、分布及产生原因;再次分别介绍了现有的抑制OFDM系统PAPR的方法:选择性映射法、部分传输序列法、载波保护法、载波注入法、限幅法以及压缩扩张变换法的原理及性能;然后根据现有算法提出降低SLM和PTS复杂度算法，计算量减小的同时对PAPR的降低效果却不如传统算法好，提出了PTS-Clipping的联合算法，介绍这种改进算法的原理及仿真，发现在降低复杂度的基础上对OFDM系统的PAPR有一定的改进;最后对选文进行了总结，对所研究算法进行展望。
　　在论文对降低OFDM系统PAPR的方法研究及仿真分析获取了大量的数据和结论，以此为理论上的指导方向，做出更加严密谨慎的总结。相信在众多科学家、学者的不懈努力下，OFDM技术会更加完善，并有更加美好的未来。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 OFDM技术的发展应用及特点

1．2．1 OFDM技术的发展应用

1．2．2 OFDM技术的优势与缺陷

1．3 降低PAPR的研究现状

1．4 本文的研究内容及安排

第2章 OFDM系统的原理及相关技术

2．1 多载波技术概述

2．2 OFDM系统的原理

2．2．1 OFDM系统的基本原理

2．2．2 OFDM系统模型

2．2．3 OFDM系统的FFT／DFT实现

2．3 OFDM系统的关键技术

2．3．1 保护间隔和循环前缀

2．3．2 高要求的同步技术

2．3．3 信道估计技术

2．3．4 信道编码和交织技术

2．3．5 OFDM系统的调制与解调

2．3．6 OFDM系统的PAPR降低技术

2．3．7 均衡技术

2．4 傅里叶变换的过采样

2．5 本章小结

第3章 OFDM系统峰均功率比的降低及典型算法

3．1 峰均功率比(PAPR)的定义

3．2 峰均功率比(PAPR)的分布

3．3 高峰均比对OFDM系统的影响

3．4 降低PAPR的典型算法

3．4．1 概率类技术

3．4．2 信号预畸变技术

3．4．3 编码法

3．5 本章小结

第4章 降低SLM和PTS复杂度的改进算法

4．1 传统SLM算法及复杂度的降低

4．1．1 传统SLM的基本原理

4．1．2 改进的SLM算法及设计

4．1．3 仿真结果及分析

4．2 传统PTS算法及复杂度的降低

4．2．1 传统PTS算法的原理

4．2．2 改进的PTS算法及设计

4．2．3 仿真结果及分析

4．3 本章小结

第5章 PTS-Clipping联合算法的设计与分析

5．1 限幅法的基本原理

5．2 PTS算法深入分析

5．2．1 PTS算法分割方式的分析

5．2．2 最优加权系数

5．3 PTS—Clipping联合算法原理及设计

5．3．1 联合算法的原理

5．3．2 联合准则

5．3．3 限幅噪声

5．4 联合算法的仿真与分析

5．4．1 PAPR的降低效果

5．4．2 联合算法仿真分析与代价比较

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢