GFDM系统中基于PTS方法的峰均比降低技术的研究

摘要

下一代移动通信系统（5G）面临多样化的应用需求，作为第四代移动通信系统（4G）中的核心技术的正交频分复用（OFDM）技术由于自身存在的一些不足，并不适用于5G，而由OFDM技术演变而来的广义频分复用（GFDM）技术由于其灵活性强等原因，已成为5G空中接口的候选技术之一。和其他的多载波调制技术类似， GFDM也存在着峰均比过高的问题，而峰均比过高会导致信号经过功率放大器时产生非线性失真，从而带来信号的带内失真和带外干扰，降低系统性能。因此，本文主要对GFDM系统中的峰均比降低技术进行研究，并重点研究了非预畸变技术中的部分序列传输（PTS）方法。
　　本文首先分析了GFDM技术的基本原理，给出了峰均比的定义，介绍了OFDM系统中常用的峰均比降低技术，并将限幅法、选择性映射（SLM）方法、PTS方法、循环移位序列（CSS）方法应用到GFDM系统中，介绍了这些方法的基本原理并仿真分析了其在GFDM系统中的性能。
　　其次，从三个方面对PTS方法进行了改进和优化。第一个方面是基于分割方式，提出了交织加随机的分割算法和随机后交织的分割算法，仿真表明，这两种分割算法的复杂度低于随机分割和相邻分割，并且可以获得和相邻分割近似的峰均比性能增益；第二个方面是基于旋转因子搜索空间，提出了随机搜索算法并在其基础上提出了随机搜索加限制算法，仿真表明，通过合理地设置随机搜索算法的搜索次数，可以提高搜索效率，进而降低PTS方法的搜索次数，从而降低复杂度，而随机搜索加限制算法则更进一步地发挥了PTS算法的优势，在峰均比性能增益相同的情况下，极大地减少了PTS方法的搜索次数，从而降低了PTS方法的复杂度；第三个方面是基于单载波分割方式，提出了单载波随机搜索算法和单载波迭代搜索算法，仿真表明，在搜索次数相同的情况下，单载波随机搜索算法和单载波迭代搜索算法的峰均比降低性能优于低于传统PTS方法，进行IFFT运算的复杂度和交织分割方式近似相等，单载波迭代搜索算法的复杂度远低于传统PTS方法。
　　最后，将PTS方法分别与CSS方法以及限幅法联合，提出了两种联合算法。PTS与CSS联合算法需要在峰均比和复杂度方面进行平衡， PTS与限幅联合算法需要在峰均比和误码率方面进行平衡。仿真表明，通过合理的参数设置，这两种联合算法都可以有效地降低GFDM系统的峰均比，在峰均比性能增益相同的情况下， PTS与限幅联合算法在误比特率为10?3的情况下相比限幅法可以获得3dB的信噪比增益。此外，两种联合算法可以考虑与PTS方法的各种优化算法结合，进一步降低复杂度和峰均比。

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第一章 绪论

1.2 国内外研究现状和分析

1.3 论文的主要内容与章节安排

第二章 GFDM系统原理

2.2 GFDM的调制和解调

2.3 GFDM系统的带外辐射

2.4 GFDM与OFDM、SC-FDE、SC-FDM的统一框架

2.5 本章小结

第三章 GFDM系统中的峰均比降低技术

3.2 OFDM系统中常用峰均比降低技术

3.3 常用峰均比降低技术在GFDM系统中的应用

3.4 本章小结

第四章 基于PTS方法的改进峰均比降低算法研究

4.1 基于分割方式的改进算法

4.2 基于旋转因子搜索空间的改进算法

4.3 基于单载波方式的改进算法

4.4 PTS与CSS联合峰均比降低算法

4.5 PTS与限幅联合峰均比降低算法

4.6 本章小结

第五章 总结和展望

5.2 展望

参考文献

致谢

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