OFDM系统峰均比抑制优化算法研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:chunwei_song
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正交频分复用(OFDM, Orthogonal frequency division multiplexing)技术可以有效地对抗多径衰落,消除符号间干扰(ISI,Inter-Symbol Interference),具有较高的频谱利用率,已经成功运用在数字音频和视频广播等现代移动通信系统中,并且成为无线局域网络标准的一部分,在无线通信领域获得越来越广泛的应用。然而,OFDM符号包含多个正交的子载波,信号在时域进行叠加时会产生较大的峰均比(PAPR, Peak to Average Power Ratio)。高峰均比对放大器的线性范围提出了很高的要求,严重限制了OFDM技术的发展,因此研究峰均比抑制技术具有重要的理论意义和应用价值。本文深入研究了OFDM技术原理,对多载波调制和单载波调制的性能进行比较,详细介绍了OFDM的关键技术,重点分析了峰均比问题产生的原因及其对系统性能的影响。在此基础上,研究了峰均比抑制的各类技术,为峰均比抑制算法的提出提供了理论基础。针对部分传输序列(PTS, Partial Transmit Sequence)算法,把寻找最优相位因子问题转化为全局优化问题,利用现代的全局优化算法,实现高峰均比的抑制。在研究现代优化算法的基础上,利用遗传算法较强的全局搜索能力,结合模拟退火算法局部搜索能力强的特点,提出了模拟退火遗传算法,既保证了算法具有较强的全局搜索能力,又有效避免了算法陷入局部最优解。将模拟退火遗传算法运用到部分传输序列算法来求解最优相位因子,提出GSA-PTS算法,可以实现相位因子的快速搜索,有效降低峰均比,具有收敛速度快、计算复杂度低和误码率低等优点。针对选择操作破坏了GSA-PTS算法的种群多样性,引入了单亲交叉,提出了PCGSA-PTS算法。仿真实验结果验证了上述算法的有效性。
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