【摘要】：正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)具有頻譜利用率高、抗頻率選擇性衰落能力強等諸多優(yōu)點,從而使其已成為了現(xiàn)代無線通信領(lǐng)域的主要調(diào)制技術(shù)之一。但是,OFDM信號與生俱來的高峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)問題限制了它的廣泛應(yīng)用,當信號峰均比超過高功率放大器(High Power Amplifier,HPA)的線性動態(tài)范圍時,會產(chǎn)生非線性失真,進而導(dǎo)致OFDM系統(tǒng)性能下降。若要避免非線性失真,可采用線性范圍較大的HPA,但這樣的HPA成本較高,難以應(yīng)用于實際的無線系統(tǒng)。因此,需要采用PAPR抑制技術(shù)來使PAPR在HPA的線性動態(tài)范圍內(nèi)。典型的PAPR抑制技術(shù)可以分為三類:預(yù)畸變類技術(shù)、編碼類技術(shù)、概率類技術(shù)。預(yù)畸變類技術(shù)直接處理OFDM信號,能非常有效地抑制PAPR,但容易導(dǎo)致信號失真,進而惡化系統(tǒng)的誤比特率(Bit Error Rate,BER)性能和功率譜密度(Power Spectral Density,PSD)性能;編碼類技術(shù)則僅傳輸峰值低于門限值的OFDM信號,編碼類技術(shù)雖然不會產(chǎn)生噪聲,也不會導(dǎo)致信號發(fā)生畸變,但會降低系統(tǒng)傳輸速率;概率類技術(shù)思想則是降低OFDM信號峰值出現(xiàn)的概率,是目前最流行的PAPR抑制技術(shù),包括預(yù)留子載波(Tone Reservation,TR)算法。本文主要研究基于TR的無線OFDM通信系統(tǒng)信號峰均比抑制算法。首先,介紹了OFDM系統(tǒng)及其峰均比抑制技術(shù)的發(fā)展與研究意義,簡述了峰均比抑制技術(shù)的評價準則;其次,分析了現(xiàn)有三類峰均比抑制技術(shù)的原理和優(yōu)缺點,并詳細闡述了概率類技術(shù)中的TR算法數(shù)學(xué)模型;最后,針對現(xiàn)有TR峰均比抑制算法難以同時兼顧峰均比、誤碼率、功率譜密度性能的缺點,通過與其他峰均比抑制算法思想相結(jié)合,提出了兩種新的算法:聯(lián)合智能梯度映射(Smart Gradient Projection,SGP)-主動星座擴展(Active Constellation Extension,ACE)的最小平方估計(Least Squares Approximation,LSA)TR算法,稱為Sgp ACE-Lsa TR算法,以及一種改進的基于限幅噪聲比(Signal to Clipping Noise Ratio,SCR)的TR峰均比抑制算法,稱為Lsa-ScrTR算法。本文對提出的新算法進行了深入的理論分析,對新算法的PAPR理論值、誤碼率性能及運算復(fù)雜度進行了定性定量評價;并通過Matlab仿真軟件對新算法進行了全面的仿真驗證。由仿真結(jié)果可知,與傳統(tǒng)的最小平方估計TR算法相比,所提的Sgp ACE-Lsa TR算法能以更快的收斂速度產(chǎn)生削峰信號,且其誤碼率性能和帶外功率譜性能均較優(yōu)。而與現(xiàn)有的限幅噪聲比TR算法相比,提出的Lsa-ScrTR算法也具有較優(yōu)異的綜合性能,尤其在有效降低PAPR的同時,對信號的誤碼率性能及功率譜性能影響均很小。而且其在迭代過程中,可以實時自適應(yīng)調(diào)整算法參數(shù),從而有效增加OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)性。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.53

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本文編號：2559695