OFDM系統(tǒng)中基于FFT特性的峰均比降低方法研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系統(tǒng)中，輸出信號(hào)是多個(gè)子信道信號(hào)的疊加，與單載波傳輸技術(shù)相比，存在著較高的峰均比(Peak-to-average Power Ratio,PAPR)，這使得OFDM的輸出信號(hào)有較大的動(dòng)態(tài)范圍，且對(duì)放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,A/D)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Digital-to-Analo

2、g Converter,D/A)的線性動(dòng)態(tài)范圍要求較高，結(jié)果降低了射頻放大器的功率效率，增加了系統(tǒng)成本；但如果放大器的線性范圍不能滿足信號(hào)的變化，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變，從而破壞子信道之間的正交性。
　　 針對(duì)上述問題，本論文主要研究如何有效地降低OFDM通信系統(tǒng)中PAPR問題的方法。主要工作有：首先簡(jiǎn)介了OFDM系統(tǒng)的特點(diǎn)以及PAPR的研究現(xiàn)狀，并概括了要進(jìn)一步解決的問題和本文的主要貢獻(xiàn)、研究內(nèi)容。第二部分先詳細(xì)介紹了OFDM系統(tǒng)模

3、型，并闡述了過采樣對(duì)OFDM系統(tǒng)中功率譜密度的影響；在此基礎(chǔ)上，對(duì)PAPR進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，闡述了峰均比的定義、統(tǒng)計(jì)分布以及對(duì)系統(tǒng)的影響，為后面的討論提供有效的理論依據(jù)。
　　 針對(duì)部分傳輸序列法(Partial Transmit Sequence,PTS)的計(jì)算量隨分割子序列數(shù)按指數(shù)增長。第三部分先提出了一種減少計(jì)算復(fù)雜度的改進(jìn)方法：利用快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)的時(shí)域循環(huán)移位

4、特性增加更多備選信號(hào)，且僅對(duì)IFFT和FFT循環(huán)移位后的一半備選信號(hào)進(jìn)行相位優(yōu)化。仿真結(jié)果顯示，當(dāng)使用相同的分割子序列數(shù)和相位加權(quán)因子時(shí)，提出的方法能夠有效降低復(fù)雜度，但PAPR降低的性能幾乎與傳統(tǒng)方法相同。此外，第三部分提出了改善PAPR降低性能和復(fù)雜度折衷的方法：經(jīng)迭代和經(jīng)門限的改進(jìn)方法。理論分析表明經(jīng)迭代的改進(jìn)方法的計(jì)算量隨子序列數(shù)按線性增長；經(jīng)門限的改進(jìn)方法利用預(yù)先設(shè)定的門限值可以很好地降低計(jì)算復(fù)雜度。接著Matlab軟件仿真，

5、顯示兩種改進(jìn)方法降低PAPR的性能要優(yōu)于PTS方法，但計(jì)算復(fù)雜度并沒有增加。
　　 在傳統(tǒng)的選擇性映射(Selected Mapping,SLM)方法中，計(jì)算復(fù)雜度隨子序列數(shù)按線性增長。針對(duì)這個(gè)問題，同時(shí)又考慮到系統(tǒng)性能，第四部分提出了新的SLM方法。該方法利用已產(chǎn)生的相位序列和FFT的頻域循環(huán)移位特性、線性特性及其聯(lián)合特性構(gòu)造出了三種不同變換以產(chǎn)生新的相位序列，增加更多交替的OFDM信號(hào)序列。接著分析和仿真顯示，本文提出的方法