OFDM系统中峰均比抑制技术的研究与FPGA实现

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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种多载波的并行传输技术。该技术利用相互正交的多个子载波传输信息,具有非常高的频谱利用率、较强的抗多径衰落能力以及很好的抗符号间干扰(ISI)能力,无线信道下的高速率传输环境下非常适用。其作为未来移动通信系统的关键技术,成为无线通信领域的热点研究技术。但高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题是OFDM技术发展道路的阻碍之一。因其每个OFDM符号由N个经过调制的子载波相互叠加而成,使得多个子载波相位相同或相似时,叠加后信号随之产生较高的峰值功率。当这种动态范围很大的信号被送入非线性器件时,会带来带内失真增加、带外干扰增加和频谱效率降低问题,使得OFDM系统的性能严重下降。论文针对这一问题,比较了几种典型的降低OFDM信号PAPR的算法,并选择μ率压扩法进行重点研究。根据μ率压扩法的原理,结合其不利于硬件实现的问题进行改进,设计峰均比抑制方案并将其在FPGA中加以实现。论文首先介绍了OFDM系统的基本原理, OFDM系统高峰均比产生的原因,以及PAPR对系统性能的影响,简要介绍了现有三大类峰均比抑制算法,包括信号预畸变算法、概率类算法和编码算法,并对其性能进行了简要对比。并从实现角度出发,对μ率压扩法进行了深入研究,在传统的μ律压扩方法的基础上,提出了分段线性压扩变换,其性能与μ律压扩法相似,并且在硬件实现上大大降低了系统复杂度。将设计思想在FPGA上进行实现,从仿真结果中得出降低峰均比的优化方案的结论,并在论文最后对课题中需要进一步完善的方面进行了讨论。
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