【摘要】：正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access,OFDMA)通過正交多載波調(diào)制,利用固有的無線信道時(shí)間擴(kuò)散有效性、高帶寬效率來滿足通信需求。OFDMA信號包括以各種頻率同時(shí)發(fā)送的窄帶信號,當(dāng)相同相位的窄帶信號疊加時(shí),信號的峰值將遠(yuǎn)高于平均值,產(chǎn)生的高峰均功率比(Peak Average Power Ratio,PAPR)使高功率放大器(Higher-Power Amplifier,HPA)的效率降低、成本增高,在HPA的非線性區(qū)域中產(chǎn)生信號失真。降低系統(tǒng)PAPR,不僅能夠提高HPA的效率,還能通過擴(kuò)大發(fā)射信號的覆蓋范圍來減少基站(Base Station,BS)數(shù)量,BS的建設(shè)成本是未來移動通信系統(tǒng)的重要驅(qū)動因素。因此,降低系統(tǒng)的PAPR成為研究的熱點(diǎn),本文在現(xiàn)有理論研究的基礎(chǔ)上,對此進(jìn)行了深入研究,具體工作如下:(1)由于單一算法無法得到理想的系統(tǒng)性能,論文設(shè)計(jì)了離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,DCT)與動態(tài)星座擴(kuò)展(Active Constellation Extension,ACE)的聯(lián)合算法。DCT變換能量集中的特點(diǎn)使得變換后出現(xiàn)大峰值信號的概率降低。ACE算法能夠擴(kuò)展星座點(diǎn)位置從而降低信號同相的概率。聯(lián)合算法不僅降低了系統(tǒng)的PAPR,還優(yōu)化了BER性能,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的優(yōu)越性。為了進(jìn)一步降低系統(tǒng)的PAPR,得到相對理想的PAPR優(yōu)化水平,設(shè)計(jì)了DCT與改進(jìn)的非線性壓擴(kuò)算法的聯(lián)合優(yōu)化算法DCC算法,通過合理調(diào)整壓擴(kuò)參數(shù),能有效兼顧PAPR優(yōu)化效果與BER性能。DCC算法首先在頻域做DCT變換來降低信號的自相關(guān)性,然后進(jìn)入壓擴(kuò)算法模塊,在兼顧BER性能的同時(shí)降低系統(tǒng)的PAPR。該算法實(shí)現(xiàn)了PAPR抑制能力的提高和BER性能的優(yōu)化。(2)針對迭代限幅濾波算法需要多次迭代才能達(dá)到理想的PAPR優(yōu)化效果的問題,提出了一種新的濾波函數(shù)限制規(guī)則。此規(guī)則拋開了使用傳統(tǒng)矩形窗濾波函數(shù)的思想,引入新的SOCP準(zhǔn)則,迭代次數(shù)較少時(shí)就能得到相對理想的PAPR優(yōu)化效果。基于新的濾波函數(shù)限制規(guī)則首先設(shè)計(jì)了聯(lián)合DCT的DCF算法。該算法先在頻域做DCT變換,再進(jìn)入迭代限幅濾波模塊,降低峰值信號出現(xiàn)概率的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化了PAPR。DCF算法不僅實(shí)現(xiàn)了抑制PAPR的初衷,還降低了系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度。PCF算法是迭代限幅濾波算法與改進(jìn)的PTS算法的聯(lián)合算法。改進(jìn)的PTS算法將分塊后的序列做相位翻轉(zhuǎn)來代替與相位因子相乘的步驟,極大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。PCF算法打破常規(guī)串行思路,將輸入信號等分為兩部分,一部分進(jìn)入迭代限幅濾波模塊,另一部分進(jìn)入改進(jìn)的PTS模塊。并行設(shè)計(jì)減少了一次IFFT的復(fù)數(shù)加和復(fù)數(shù)乘的次數(shù),進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度。新算法在優(yōu)化PAPR的基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度,具有實(shí)用價(jià)值。
【圖文】：

圖 1-1 論文創(chuàng)新點(diǎn)框圖Fig.1-1 Paper innovation block diagram1. 基于現(xiàn)有的 PAPR 降低算法，對四種優(yōu)化算法做了仿真實(shí)驗(yàn)，四種算法各自針對不同的優(yōu)化目的，解決部分細(xì)節(jié)問題。2. 首先是 DCT 融合算法中的第一個(gè)算法 DCT-ACE 算法，DCT 變換能量集中的特點(diǎn)使 DCT 變換后的信號自相關(guān)性降低，在頻域部分降低了大峰值信號出現(xiàn)的概率，ACE 算法將時(shí)域信號星座點(diǎn)的位置進(jìn)行擴(kuò)展，分散相位點(diǎn)，使一致性的概率降低，不僅有效降低系統(tǒng) PAPR，還能一定程度上優(yōu)化 BER 性能。聯(lián)合算法綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng) PAPR 和 BER 性能，而且考慮到 DCT 變換的正交性，系統(tǒng)沒有增加額外的計(jì)算復(fù)雜度，算法比較合理。3. DCC算法的設(shè)計(jì)是基于第一種DCT-ACE聯(lián)合算法對PAPR降低的效果較弱的問題，通過仿真實(shí)驗(yàn)比較，第一種聯(lián)合算法雖然能夠有效降低系統(tǒng)的峰均功率比，但是其 PAPR 的優(yōu)化效果不夠明顯，因此設(shè)計(jì)了 DCC 算法，該算法是為了增

第二章 OFDMA 系統(tǒng)及其峰均功率比統(tǒng)概述統(tǒng)的原理基于 OFDM 系統(tǒng)，并將頻分多址(Freque,FDMA)技術(shù)與之結(jié)合。OFDM 的顯著特點(diǎn)是多載波并、頻帶利用率高、抗符號干擾和多徑干擾優(yōu)點(diǎn)收到合，應(yīng)用于多用戶系統(tǒng)。每個(gè)用戶會分配到不同的信噪比不同，，為用戶選擇傳輸條件較好的信道傳輸用 OFDMA 系統(tǒng)的這一特點(diǎn)，可以提高頻帶利用率，提DMA 信號頻譜圖，圖中可以看出，OFDMA 信號子載以通過濾波器無失真恢復(fù)各子載波信號，要求各子某個(gè)頻率點(diǎn)，其他子載波響應(yīng)為零。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.53

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本文編號：2641232