MIMO-OFDM系统中降低PAPR方法的研究

摘要

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是多载波调制技术的一种。OFDM具有抵抗多径衰落能力强、频谱利用率高等优点，非常适合高速数据传输，近些年来受到人们的广泛关注。多输入多输出（MIMO, Multiple Input Multiple Output）是一种无线通信智能天线技术，在发送端和接收端采用多天线或天线阵列同时发送信号，由于各发射天线同时发送的信号占用同一个频带，因而该技术能够在不增加系统带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱效率。 OFDM通过将频率选择性信道在频域内变成平坦信道，从而减小多径衰落的影响，为MIMO技术在频率选择性信道中的应用奠定了基础。而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路信号，这样就有效地增加了系统的传输速率。因此OFDM和MIMO技术的结合，能够提高系统的传输效率和可靠性，成为实现无线信道高速数据传输最具希望的解决方案之一，具有非常广阔的研究和发展前景。 和OFDM系统一样，MIMO-OFDM系统的主要缺点也是具有较高的峰值平均功率比(PAPR，Peak-to-Average Power Ratio)。当信号通过功率放大器等非线形器件时，要求功率放大器具有很大的动态范围，否则会产生线性失真，从而严重影响MIMO-OFDM系统的性能。 针对上述问题，本文重点研究了如何有效地降低MIMO-OFDM系统的峰均比问题。首先，总结了目前OFDM系统中降低PAPR的多种方法，并利用MATLAB软件进行了仿真分析。对概率类方法进行了详细的研究，将信道编码和降低峰均比相结合，对传统的选择映射法（SLM）提出了改进方法。该方法不仅能够有效地降低OFDM系统的峰均比，而且系统的误比特性能也得到提高。其次，分析了MIM0-OFDM系统中的PAPR问题。将OFDM系统中降低PAPR的方法引入MIMO-OFDM系统，提出了利用矩阵变换来降低MIMO-OFDM系统峰均比的方法。该方法能够有效地降低信号的PAPR值，而且，实现复杂度也比其他方法低很多。