低峰均比的OFDM多载波调制技术研究

作     者：张理华 

作者单位：河海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：康桂华

授予年度：2007年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：正交频分复用 峰值平均功率比 选择性映射 部分传输序列 分组码 辅助相位信息 分层循环迭代算法 

摘      要：正交频分复用(OFDM)是一种特殊的多载波调制技术，在综合无线接入领域中显示了较强的竞争能力，具有抗符号间干扰能力强、频谱利用率高、而且能够在频率选择性衰落信道中进行高速数据传输等优点。然而，OFDM系统中最主要的问题之一在于OFDM信号的峰值平均功率比(PAPR)很大，容易导致OFDM信号的交调失真和系统性能的下降，这就限制了OFDM技术的广泛应用。因此，如何有效地降低OFDM系统中的PAPR是亟待解决的问题。本文的重点是对如何有效降低OFDM信号峰均比问题的技术进行了研究。 首先，论文介绍了OFDM系统的基本原理及其关键技术，给出了峰均比的定义和分布，并对目前国内外降低PAPR的技术进行了讨论、分析和仿真研究，指出了各种方法的优缺点及其适用的场合，为其实际应用提供了依据。 其次，在对编码方法和选择性映射(SLM)方法进行深入研究的基础上，提出一种利用编码和SLM相结合来降低OFDM系统峰均比的方法，可以认为是一种改进的SLM方法。文中给出了详细的编解码方案、辅助相位信息的传输方案以及改进SLM方法的原：理模型。与传统SLM方法相比较，改进SLM方法可以在几乎不损失系统性能的情况下，能够有效地降低Rayleigh多径衰落信道下OFDM系统的误码率，而且辅助相位信息的传输不需要占用频带资源，因而不会造成系统数据速率的下降。再次，针对最优部分传输序列(PTS)算法计算复杂度太高的问题，本文提出了一种预设门限的分层循环迭代PTS算法，可以认为是一种改进的PTS算法。改进PTS算法通过结合门限控制技术和分层循环迭代算法来改善系统的性能。分层循环迭代算法通过在每一层循环迭代过程中搜寻到一个最佳的相位加权因子，使得加权后OFDM信号具有较小的PAPR;而门限控制技术使得改进PTS算法在较小的PAPR性能下降的情况下可以较好地降低系统的计算复杂度。计算机仿真和复杂度分析表明，与最优PTS算法相比较，改进PTS算法有轻微的PAPR性能下降，但可以显著地降低系统的计算复杂度。 最后，构建了一套基于Matlab的OFDM软件仿真系统，包括瑞利(Ravleigh)多径衰落信道模型的建立，发射机的实现和接收机的实现，对加载PAPR改进算法的OFDM系统进行了仿真实现，在理论分析的基础上进一步验证了改进算法的有效性。