OFDM系统中降低峰值平均功率比算法研究

摘要

正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种非常有效的抗信道色散的高速并行多载波传输方案.由于它具有极高的频谱利用率和优良的抗多径干扰能力,因此被广泛地应用于HDSL、ADSL、DAB、HDTV及WLAN中.但是OFDM技术却存在一个固有缺点,即存在较高的峰值平均功率比(PAR,Peak-to-Average Ratio).这个缺点会导致发送端对高功率放大器(HPA)的线性度要求很高且发送效率极低,接收端对前端放大器的线性度要求也很高而且还会增加A/D和D/A转换器的复杂度.因此高的PAR限制了OFDM的实际应用.鉴于此该文着重对降低OFDM信号PAR的多种算法进行了研究.目前已有的降低OFDM信号PAR的算法可以归纳为三大类:信号预畸变方法、信号扰码方法及编码方法.在第三章中详细讨论了信号预畸变方法中三种限幅方法:剪切法(Clipping)、乘性校正法、加性校正法.通过仿真比较了这三种方法在降低PAR能力、增加系统带外辐射以及增加系统误码率这三个性能指标上的差异,从而分别指出了三种算法的适用场合,为实践提供了理论依据.在第四章中详细讨论了信号扰码技术中两种非畸变降低OFDM系统PAR的典型方法:选择性映射法(SLM)和部分传输序列法(PTS).通过仿真,对这两种算法在降低PAR能力、增加辅助信息的冗余度以及增加系统复杂度的三个方面进行了详细的比较.同时针对传统PTS的计算量很大,该论文提出了一种改进的PTS算法:基于随机分割的循环移位线性搜索法,该算法在降低PAR的性能和计算复杂度之间取得了较好的折中.在第五章中介绍了利用分组编码降低OFDM系统PAR的方法,主要介绍利用Golay互补序列和Reed-Muller码降低OFDM系统PAR的方法.最后对全文进行了总结.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1引言

1.2 OFDM系统发展历史

1.2.1历史

1.2.2现状

1.3 OFDM系统的基本思想及其主要优缺点

1.3.1 OFDM系统的基本思想

1.3.2 OFDM的主要优缺点

1.4 OFDM系统中峰值平均功率比问题

1.5本文所做的工作

第二章OFDM系统的基本原理及其峰值平均功率比问题

2.1 OFDM的基本原理

2.1.1 OFDM系统的基本模型

2.1.2快速傅立叶变化在OFDM系统中的应用

2.1.3保护间隔和循环前缀

2.1.4傅立叶变换的过采样

2.2 OFDM系统中峰值平均功率比及其分布

2.2.1峰值平均功率比的定义

2.2.2高PAR产生的原因及其带来的问题

2.2.3离散信号与连续信号的峰平比差异

2.2.4 OFDM系统内PAR的分布

2.3峰平比技术现状

2.4本章小结

第三章利用信号预畸变技术减小OFDM系统内的峰平比

3.1剪切法降低OFDM系统的PAR

3.1.1系统模型以及性能指标

3.1.2剪切法原理以及仿真结果

3.2校正函数降低OFDM的PAR

3.2.1乘性校正函数原理以及仿真结果

3.2.2加性校正函数的原理以及仿真结果

3.3三种限幅算法的比较

3.4本章小结

第四章利用信号扰码技术减小OFDM系统内的峰平比

4.1最小PAR门限值的理论极限

4.2选择性映射(SLM)法减小PAR

4.2.1选择性映射的原理

4.2.2 SLM-OFDM系统的PAR分布

4.3部分传输序列(PTS)减小OFDM系统内的峰平比

4.3.1 PTS算法原理

4.3.2 PTS算法的仿真结果比较

4.3.3一种改进的PTS方法

4.4 PTS与SLM方法比较

4.4.1冗余信息的比较

4.4.2仿真结果比较

4.5本章小结

第五章利用分组编码技术减小OFDM系统内的峰平比

5.1引言

5.2 Golay互补序列和Reed-Muller码的介绍

5.2.1 Golay互补序列的介绍

5.2.2 Reed-Muller(RM)码的介绍

5.3编码方法

5.4译码方法

5.5本章小结

第六章全文总结

研究成果

参考文献

致谢