基于DSP的OFDM信号峰均比抑制算法的研究与实现

摘要

正交频分复用（OFDM）技术，具有较高的频谱利用率和抗多径干扰性能，在数字通信领域得到了快速的发展。在OFDM技术广泛应用的过程中，过高的峰均功率比（PAPR）问题越来越受到人们的重视。
　　降低OFDM峰均功率比的技术大致可以分为三类：信号预畸变类，概率类和编码类。预畸变类算法结构简单，降低PAPR的性能稳定，但会降低系统的误码率性能；而概率类算法可以无失真降低PAPR，然而计算复杂度较高及存在边带信息问题。本文着重研究了信号预畸变类中的直接限幅算法和压扩算法以及概率类算法中的选择映射算法（SLM）和部分传输序列算法（PTS）。
　　在对已有算法的分析与研究基础上，本文重点对经典的SLM算法进行了推衍，得出了三类改进的SLM算法：无边带信息SLM算法通过对映射方式的控制，使星座点映射到反相位置，接收端无须边带信息即可正确译码，从而提高系统的传输效率；自适应SLM算法通过设定PAPR的门限值和迭代上限次数，对符合要求的OFDM符号直接输出，否则重新映射运算，从而大大降低了系统的计算复杂度；第三种将交织算法引进 SLM算法中，在映射之前对二进制数据流进行交织运算，从而得到多组待选信号，同时为了降低计算量将该算法与自适应算法结合，得到自适应交织SLM算法。通过仿真实现，验证了三类算法都可以有效的降低OFDM信号的PAPR，但这三种算法也都有各自的不足，如无边带信息SLM算法会导致信号的平均功率升高，自适应SLM算法会导致传输时延，及交织SLM算法存在的计算复杂度较高等问题。
　　此外，基于“PXI矢量信号源”硬件平台，采用任意波模式，实现了以帧头，信号域和数据域为结构的简单OFDM信号的产生。其中数据域映射模式采用QPSK方式，有效子载波数为32，64点的IFFT。OFDM符号的产生主要在DSP模块中实现，并在FPGA中实现数字上变频，并由DA模块输出。本文给出OFDM信号产生的实现过程，并给出最终实现的OFDM的时域波形和频域谱图。并在此基础上，对提出的改进算法加入此OFDM实现结构中，并通过CCS软件将算法前后得到的OFDM符号数据导入 MATLAB中，进行分析。从分析的结果来看，算法可以有效地降低系统的PAPR，但效果要稍差于理论结果。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3承担的主要工作及研究内容

1.4论文结构安排

第二章 OFDM技术基本原理和PAPR问题

2.1 OFDM基本原理

2.2 OFDM的PAPR

2.3本章小结

第三章 降低峰均功率比技术

3.1预畸变算法

3.2概率类算法

3.3本章小结

第四章 改进的降低OFDM的PAPR算法

4.1无边带信息SLM算法

4.2自适应SLM算法

4.3自适应交织SLM算法

4.4本章小结

第五章 降低PAPR算法的DSP实现

5.1软硬件平台介绍

5.2 OFDM信号产生

5.3算法实现

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献