本文關(guān)鍵詞：基于閾值矢量圓的OFDM峰均比降低技術(shù)研究與FPGA實現(xiàn)

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【摘要】：無線通信技術(shù)的快速發(fā)展使得本來就稀缺的頻譜資源變得更加緊張。OFDM信號頻譜利用率高,但其高峰均比特性加劇了射頻系統(tǒng)中非線性器件的效率與線性度之間的矛盾。為了改善這一問題,必須對OFDM信號進行峰均比降低處理。本文主要研究基于閾值矢量圓的OFDM信號峰均比降低技術(shù)以及該方法在OFDM基帶通信系統(tǒng)中的FPGA實現(xiàn)。首先研究了常見的信號預畸變類峰均比降低技術(shù),包括限幅濾波、閑置載波技術(shù)、星座圖擴展技術(shù)和矢量孔調(diào)整技術(shù),并在MATLAB軟件平臺上進行仿真分析和比較。在此基礎(chǔ)上,以誤差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)為約束條件,提出了一種新型的OFDM峰均比降低技術(shù)—閡值矢量圓技術(shù)。該方法的主要思想是根據(jù)EVM指標要求設(shè)定星座圖閾值圓半徑,對限幅后信號星座點的幅度和相位進行調(diào)整,將星座點限制在閾值圓范圍內(nèi),從而保證經(jīng)過峰均比降低處理后的OFDM信號仍然能滿足通信系統(tǒng)對EVM的指標要求。仿真結(jié)果表明,經(jīng)過閾值矢量圓算法后,OFDM信號在QPSK調(diào)制方式下,峰均比由原始信號的10.98dB@CCDF=10-2降低到7.502dB@CCDF=10-2,同時,EVM由限幅濾波算法的13.8%降低到11.23%。然后,在XilinxFPGA平臺上對基于IEEE802.11a物理層協(xié)議的OFDM發(fā)射信號進行了設(shè)計與實現(xiàn),進而對基于閡值矢量圓的新型峰均比降低技術(shù)的FPGA實現(xiàn)展開深入研究,最終完成了包含峰均比降低處理模塊的OFDM基帶通信系統(tǒng)發(fā)射機的構(gòu)建,并對硬件實現(xiàn)結(jié)果進行了實測,結(jié)果表明,該OFDM發(fā)射機可在滿足IEEE802.11a協(xié)議對EVM指標要求的前提下,大幅降低所生成OFDM信號的PAPR值。
【關(guān)鍵詞】：OFDM 峰均比 閾值矢量圓技術(shù) EVM IEEE802.11a 基帶通信系統(tǒng)
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.53
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 研究背景與意義7
• 1.2 相關(guān)研究歷程與現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 OFDM技術(shù)7-9
• 1.2.2 峰均比降低技術(shù)9-10
• 1.2.3 FPGA技術(shù)10
• 1.3 論文主要工作與結(jié)構(gòu)安排10-12
• 2 OFDM原理及IEEE802.11a物理層協(xié)議12-22
• 2.1 OFDM系統(tǒng)的基本原理12-16
• 2.1.1 OFDM系統(tǒng)的數(shù)學模型12-15
• 2.1.2 保護間隔與循環(huán)前綴15-16
• 2.2 IEEE802.11a物理層協(xié)議16-21
• 2.2.1 主要參數(shù)16-18
• 2.2.2 物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)幀結(jié)構(gòu)18-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 OFDM信號峰均比問題22-40
• 3.1 峰均比定義22-23
• 3.2 峰均比降低技術(shù)簡介23-33
• 3.2.1 限幅濾波23-24
• 3.2.2 閑置載波技術(shù)24-25
• 3.2.3 星座圖擴展技術(shù)25-31
• 3.2.4 矢量孔調(diào)整技術(shù)31-33
• 3.3 新型峰均比降低技術(shù)33-39
• 3.3.1 峰均比降低約束條件33-34
• 3.3.2 閾值矢量圓技術(shù)34-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM基帶通信系統(tǒng)發(fā)射機實現(xiàn)40-53
• 4.1 發(fā)射機的整體架構(gòu)40-41
• 4.2 發(fā)射機Data符號實現(xiàn)41-52
• 4.2.1 擾碼模塊42-43
• 4.2.2 卷積編碼模塊43-44
• 4.2.3 交織模塊44-46
• 4.2.4 QPSK映射模塊46-48
• 4.2.5 導頻插入模塊48-50
• 4.2.6 IFFT模塊50-52
• 4.3 系統(tǒng)時鐘設(shè)計52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 峰均比降低技術(shù)FPGA設(shè)計53-66
• 5.0 限幅模塊53-55
• 5.1 閾值矢量圓模塊55-60
• 5.2 循環(huán)前綴添加模塊60-61
• 5.3 梯度投影模塊61-63
• 5.4 系統(tǒng)電路綜合結(jié)果63-64
• 5.5 硬件調(diào)試與結(jié)果分析64-65
• 5.6 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄72

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本文編號：869140