星座图扩展法降低OFDM系统PAPR的研究

摘要

随着社会的快速发展，人们对文字、图像、语音、视频的数据传输速率及可靠性提出了更高的要求。正交频分复用（OFDM）技术因其具有频谱利用率高、抗多径衰落及抗符号间干扰（ISI）能力强等优点，成为无线通信系统中一种非常有吸引力的技术。然而，OFDM技术因其采用多载波进行调制，导致系统的峰均功率比（PAPR）较高，这在一定程度上影响了OFDM技术的进一步应用及推广。因而，如何有效优化PAPR性能成为OFDM技术中一项重要的研究课题。
　　本文针对这一课题，开展了基于星座图扩展法（ACE）降低PAPR的研究，具体的工作如下：
　　（1）介绍了目前降低OFDM系统PAPR值的三大方法：信号预畸变类方法，编码类方法，以及概率类方法。通过理论分析和模拟仿真评估了三类技术的优缺点，结果表明概率类技术是最有潜力优化OFDM系统PAPR性能的方法。
　　（2）对概率类方法中的ACE算法进行了论述，重点介绍了ACE的三种具体可实现算法：ACE凸集映射法（ACE-POCS），ACE智能梯度投影法（ACE-SGP），预失真ACE法（ACE-BD）。针对三种算法在优化PAPR性能的同时，带来高复杂度问题，本文基于最小二乘逼近法（LSA）提出了ACE-POCS的改进算法——LSA-ACE-POCS。LSA-ACE-POCS算法的主要思想是利用LSA方法得到削波信号最佳加权因子?，促使削波信号以较快地速度接近原始噪声。仿真结果表明，与 ACE-POCS算法相比， LSA-ACE-POCS算法在不恶化系统误码率（BER）性能的情况下，经过一次迭代过程中就可达到传统算法经过多次迭代后的PAPR优化效果，显著降低了计算复杂度。因此，LSA-ACE-POCS改进算法在降低PAPR方面具有一定的竞争力。
　　（3）考虑将ACE-POCS算法与部分传输序列（PTS）算法联合起来降低PAPR。根据两种算法不同的联合方式，提出了PTS-ACE-POCS、交织ACE-POCS-PTS(Interlaced ACE-POCS-PTS）、半对半 ACE-POCS-PTS（Half-to-Half ACE-POCS-PTS）、以及ACE-POCS-PTS四种联合算法。通过PAPR降低程度，所需计算复杂度，以及BER性能三方面对四种组合算法进行仿真分析，结果表明ACE-POCS-PTS算法是性能最优的。另外，通过对ACE-POCS-PTS算法的性能进一步仿真分析发现：当OFDM系统采用较大子载波数目，较低阶MQAM调制方式时，ACE-POCS-PTS算法对于优化PAPR性能是个很有吸引力的选择。

目录

声明

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的创新点及结构安排

第二章 OFDM系统及PAPR分析

2.1 OFDM

2.2 OFDM系统PAPR分析

2.3 本章小结

第三章 OFDM系统降低PAPR的技术

3.1 信号预畸变技术

3.2 编码类技术

3.3 概率类方法

3.4 评价降低OFDM系统PAPR技术优劣的标准

3.5 本章小结

第四章 改进的ACE算法

4.1 传统ACE算法

4.2 基于LSA的ACE-POCS改进算法

4.3 本章小结

第五章 ACE-POCS与PTS联合算法

5.1 ACE-POCS与PTS联合算法选择的依据

5.2 ACE-POCS与PTS的四种联合方案

5.3 四种联合算法的性能仿真与分析

5.4 ACE-POCS-PTS算法的具体实现

5.5 ACE-POCS-PTS算法优化PAPR的适用条件分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 后续研究工作展望

参考文献

致谢

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