基于压缩感知的OFDM信道估计与非线性失真恢复研究

摘要

随着无线通信的快速发展，面对庞大的多媒体数据量和越发紧张的频谱资源，人们对无线通信的带宽和速率提出了越来越高的要求。60GHz无线通信作为超宽带未来的发展方向，具有抗干扰性强和安全性高，带宽高，传输速率快的特点，逐渐成为研究热点。由于OFDM系统在超宽带方面的优势，60GHz通信的多载波方案采用了OFDM技术。针对OFDM系统中的信道估计与高峰均比引起的非线性失真问题，本文联合考虑了OFDM信号的非线性和无线信道估计问题，采用压缩感知技术来对信道和非线性失真进行估计。
　　针对OFDM系统的高峰均比问题，本文首先讨论了限幅技术来降低系统高峰均比，针对直接限幅造成的非线性失真对信道估计有显著影响，本文提出一种级联限幅法，在发送端通过两次限幅操作，降低了导频处的非线性失真，提升了信道估计性能。仿真表明级联限幅法在将信号幅度控制在预设门限下的同时有效提高了信道估计性能。
　　针对60GHz系统的信道估计问题，本文第二部分对60GHz信道进行了建模和分析，发现60GHz具有按簇到达的特性，信道具有一定的稀疏性。本文采用压缩感知技术对信道进行估计。仿真表明压缩感知算法具有很好的估计性能，且具有较低的复杂度。
　　针对限幅造成的非线性失真问题，本文的第三部分对非线性失真进行了建模和分析，在一定门限下，非线性失真可看作稀疏的脉冲噪声，本文采用压缩感知对非线性失真进行恢复。仿真表明压缩感知算法在较高门限和高信噪比下具有很好的估计性能。
　　最后，本文对整个限幅系统进行了设计和仿真。仿真结果表明压缩感知算法具有较低的系统复杂度和较好的估计性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 正交频分复用技术

1．2．1 OFDM技术的发展

1．2．2 OFDM技术基本原理

1．2．3 OFDM优势与缺陷

1．3 OFDM系统高峰均比问题研究

1．4 压缩感知技术

1．4．1 压缩感知的发展及应用

1．4．2 压缩感知理论概述

1．5 OFDM系统信道估计问题研究

1．6 论文研究思路及技术路线

第二章 压缩感知理论

2．1 压缩感知背景

2．2 压缩感知基本原理

2．2．1 信号的稀疏表示

2．2．2 测量矩阵设计

2．2．3 信号的重构

2．3 压缩感知重构算法

2．3．1 凸松弛方法

2．3．2 贪婪追踪算法

2．3．3 非凸算法

2．4 压缩感知有待解决的关键问题

2．4．1 基础理论方面

2．4．2 实现方法层面

2．5 本章小结

第三章 OFDM的峰均比及限幅技术

3．1 OFDM峰均比及衡量标准

3．2 非线性失真与功率放大器

3．3 预失真技术与限幅技术

3．3．1 预失真技术

3．3．2 传统限幅法

3．3．3 级联限幅法

3．4 本章小结

第四章 基于压缩感知的非线性失真消除算法研究

4．1 系统模型

4．2 基于判决重建的限幅迭代法

4．2．1 算法原理

4．2．2 限幅迭代法仿真结果

4．3 基于压缩感知的非线性失真消除算法

4．3．1 算法描述

4．3．2 算法性能分析

4．4 本章小结

第五章 基于压缩感知的60GHz信道估计问题研究

5．1 60GHz系统概述

5．1．1 60GHz无线传输系统特点

5．1．2 60GHz标准化情况及其应用前景

5．2 60GHz信道模型

5．2．1 信道环境

5．2．2 大尺度模型

5．2．3 小尺度模型

5．2．4 信道仿真

5．3 基于格雷互补序列的60GHz信道估计

5．3．1 格雷互补序列

5．3．2 基于格雷互补序列的信道估计

5．3．3 仿真结果

5．4 基于压缩感知的信道估计

5．4．1 压缩感知系统模型

5．4．2 压缩感知算法在信道估计中的性能

5．5 本章小结

第六章 基于压缩感知的限幅OFDM系统信道估计与非线性失真恢复

6．1 系统结构

6．2 系统仿真及性能分析

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢