OFDM系统中峰均功率比问题的研究

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正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波传输方案,它既可以被看作一种调制技术,也可以被当作一种复用技术,由于其频谱利用率高、可以有效对抗ISI、成本低等优点已被广泛运用于非对称数字用户环路(ADSL)、数字音频广播(DAB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等系统中。但是,OFDM系统中传输信号会产生很大的峰均功率比,这样就对发射机内放大器的线性提出了很高的要求。为了解决这一问题,国内外学者对降低PAPR技术进行了大量的研究。本文首先深入分析了OFDM系统的基本原理,介绍了峰均功率比的定义及概率分布,并针对峰均功率比产生的原因进行了全面的分析讨论。在此基础上,进一步介绍了降低峰均比的各类技术,包括信号预畸变类、编码类和信号扰码类。接下来,重点讨论了信号预畸变类中的压缩扩张技术,信号扰码类中的选择性映射(SLM)技术和部分传输序列(PTS)技术。压缩扩张技术由于其应用简单而受到了广泛的关注,但是它会降低系统的可靠性,针对这一缺陷,本文介绍了一种线性压扩变换(LCT),该变换相比传统的基于μ律的压扩算法,不仅误比特率得到了下降,而且PAPR性能也得到了提高。选择性映射(SLM)方案最主要的缺点就是计算复杂度高,本文利用OFDM符号的非周期自相关函数和PAPR的关系,采用Gold序列来实现对发射符号的非周期自相关函数的改善。仿真结果表明,用Gold序列作相位序列的SLM技术可以有效的降低系统的计算复杂度,而且需要传输的边信息要少,提高了系统的频带利用率。针对部分传输序列(PTS)计算复杂度较大的缺陷,本文讨论并比较了Cimini迭代、分块迭代和峰值消减这三种算法的计算复杂度及PAPR性能。仿真数据表明,分块迭代可以在计算复杂度和PAPR性能之间取得很好的折中,峰值消减法能在大幅度降低PTS复杂度的同时,更好地改善了PAPR性能。最后,本文提出了PTS与线性压扩的联合改进方案,此方案相比PTS与基于μ律非线性压扩的结合方案具有更好的PAPR性能,而且误码率更低。
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