OFDM无线通信系统峰均比抑制研究

【摘要】近年来,无线通信技术正以前所未有的速度向前发展。以第四代移动通信系统长期演进(LongTermEvolution,LTE)为代表的宽带无线通信系统成为理论和实践的焦点,其中中国移动未来两年预计投资1800亿规划建设TD-LTE基站。为满足未来用户的高速可靠业务需求,LTE在20MHz带宽条件下,提供上下行传输峰值速率分别为50Mbps和100Mbps。为此需要发展诸如多载波通信技术等更强有力的传输技术来实现高质量、高速率的可靠传输。作为未来移动通信的主要技术,正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一种特殊的多载波调制技术,它既是一种复用技术,也是一种调制技术,即把高速的数据流通过串并变换,分配到速率相对较低的若干个频率子信道中进行传输,极大限度地提高了频谱利用率,同时也能有效抗多径衰落与灵活分配频谱资源。但由于OFDM信号在时域是多个正交子载波的叠加,当信号以同相或反相相加时,瞬时峰值功率出现极大值或极小值,信号幅度包络变化大,因此会增加模/数转换器和数/模转换器的复杂度,降低功放的效率。由于OFDM系统峰均比大,对非线性放大更为敏感,导致OFDM调制系统比单载波系统对放大器的线性范围要求更高。一直以来,PAPR抑制问题成为OFDM通信系统的研究重点和热点,目前主要包括三大类方法,即信号预畸变类技术、编码类技术和概率类技术。其中信号预畸变类技术是最有效且最简单的措施被各大通信设备商所采纳,但由于该过程为非线性过程,会引起带内噪声和带外干扰。概率类技术并不着眼于降低信号幅度的最大值,而是降低峰值出现的概率。该类方法为线性过程,本文结合这两类方法的优势提出了一套有效抑制PAPR的方法。针对现有OFDM系统PAPR抑制方法中子载波预留技术只是预留未承载数据的空子载波,没有考虑预留子载波功率分配的问题,本文提出了一种通过牛顿迭代法对预留子载波进行功率分配来降低PAPR的方法。该方法通过把预留子载波降低PAPR的过程归纳为一阶线性展开时域模型和离散功率谱频域模型的软限幅过程,通过时域限幅,频域滤波操作生成初始预留子载波信号,以信号失真功率比(SDNR)最大化为目标函数,运用牛顿迭代法对预留子载波进行功率分配。仿真结果表明,该方法能有效降低峰均比,在载波数为256,预留载波数分别为16和32的条件下,峰均比抑制效果分别改善了4.0dB和4.3dB。
【作者】万小龙；
【导师】刘海林；
【作者基本信息】广东工业大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】正交频分复用；峰均比；子载波预留；功率分配；凸优化；

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