正交时频空调制峰均比降低及限幅噪声恢复技术研究

作     者：高爽 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑贱平

授予年度：2021年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：正交时频空调制 峰均功率比 限幅滤波法 限幅噪声 压缩感知 

摘      要：随着移动通信的发展,现代通信系统必须满足高速率移动场景下的高质量通信需求,正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制作为一种新型的二维调制技术,将调制信号所经历的衰落、时变信道转换为具有恒定增益的非衰落、与时间无关的信道,显著提升了系统在高移动场景下的性能。本文主要对正交时频空调制降低PAPR(Peak to Average Power Ratio,PAPR)方法和限幅噪声恢复方法进行研究。首先,本文介绍了OTFS系统的信号模型,分析OTFS系统在时延-多普勒域的信号检测算法和信道估计方法,通过仿真实验,对比了不同检测算法在静态和时变信道下不同的系统性能。然后,理论分析了OTFS系统峰均功率比(PAPR)的定义和PAPR的概率分布,为后续的算法设计提供基础。接着,为了降低OTFS系统的PAPR,本文研究了传统的限幅法,限幅滤波法和简化的限幅滤波法。在此基础上,提出了一种基于传统ICF(Iteration Clipping and Filtering,ICF)方法的降低嵌入式导频OTFS系统PAPR的新方法。该方法通过合理利用导频和数据保护间隔提供的自由度对限幅噪声进行滤波,降低了信号PAPR。同时,通过动态调整滤波系数,保证了该方法在PAPR和BER性能之间有一个良好的权衡。结果表明,与传统的限幅法相比,所提方法可有效降低系统PAPR,BER性能也有显著提升。最后,基于压缩感知算法,提出了一种基于可靠性压缩感知的限幅噪声恢复方法。该方法首先通过初始估计获得ICF限幅噪声的可靠观测,然后利用限幅噪声的稀疏特性,采用压缩感知算法实现限幅噪声的有效恢复。仿真结果表明,采用提出的限幅噪声恢复方法能够有效改善ICF的误码性能。