正交頻分復(fù)用系統(tǒng)信號(hào)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)以其高頻譜利用率和對(duì)抗頻率選擇性衰落的能力，成為未來無線通信系統(tǒng)的候選技術(shù)之一。但OFDM具有峰值功率和平均功率的比值(Peak-to-AveragePowerRatio，PAPR，簡(jiǎn)稱峰均比)過高的缺點(diǎn)：當(dāng)具有高峰值的信號(hào)通過放大器時(shí)會(huì)產(chǎn)生非線性失真，惡化傳輸性能。針對(duì)上述缺點(diǎn)，本文重點(diǎn)研究了OFDM系統(tǒng)中峰均比問題，從而對(duì)傳輸信號(hào)

2、進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文首先介紹了OFDM通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和峰均比優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了需要進(jìn)一步解決的問題，并指出了本文的研究?jī)?nèi)容。 本文的第二部分對(duì)OFDM信號(hào)的峰均比進(jìn)行了理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，闡明了峰均比的定義、分布以及相關(guān)建模，為后面的章節(jié)提供了理論依據(jù)。 部分傳輸序列法(PartialTransmitSequence，PTS)是一類能夠有效控制OFDM信號(hào)峰均比的非畸變算法，但其具有計(jì)算復(fù)雜度偏高的缺點(diǎn)。本文

3、的第三部分提出了一種低復(fù)雜度的改進(jìn)算法：通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)，揭示了部分傳輸序列所生成的備選信號(hào)之間的相關(guān)性，并提出利用信號(hào)的相關(guān)性來簡(jiǎn)化備選信號(hào)的計(jì)算。理論分析和仿真結(jié)果表明新算法能夠有效降低傳統(tǒng)算法的計(jì)算復(fù)雜度，且不會(huì)造成峰均比抑制性能的損失。此外，本文還提出一種能夠提高峰均比抑制性能的改進(jìn)算法：削弱低峰均比信號(hào)的處理復(fù)雜度，并且強(qiáng)化對(duì)高峰均比信號(hào)的抑制處理，從而在計(jì)算復(fù)雜度和峰均比控制性能間取得更好的折衷。部分傳輸序列的另一個(gè)缺點(diǎn)在于需要

4、傳輸額外的副信息，影響了頻譜效率。針對(duì)這個(gè)問題，本文還提出了一種降低副信息傳輸量的改進(jìn)算法。 限幅法是目前應(yīng)用較為廣泛的一類預(yù)畸變峰均比抑制算法，但其會(huì)引入額外的限幅噪聲，從而對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)引符號(hào)造成干擾，惡化傳輸性能?，F(xiàn)有研究往往沒有考慮限幅噪聲對(duì)于導(dǎo)引符號(hào)輔助信道估計(jì)的影響。本文的第四部分提出了一種適用于限幅OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)優(yōu)化算法：將數(shù)據(jù)信號(hào)和導(dǎo)引符號(hào)分別處理，并濾除導(dǎo)引符號(hào)位置的限幅噪聲，從而優(yōu)化接收端的信道估計(jì)，

5、提升系統(tǒng)的傳輸性能。在新算法的基礎(chǔ)上，本文還提出了利用迭代處理進(jìn)一步優(yōu)化信道估計(jì)性能。同時(shí)本文還提出利用新算法改進(jìn)導(dǎo)引符號(hào)輔助頻偏估計(jì)的性能。此外，針對(duì)傳統(tǒng)的迭代限幅濾波算法，本文提出一種具有更強(qiáng)峰均比抑制能力的改進(jìn)算法：該算法在同樣的迭代次數(shù)和計(jì)算復(fù)雜度下，可以取得更佳的峰均比抑制性能。 最后，本文研究了聯(lián)合多址的OFDM系統(tǒng)的信號(hào)優(yōu)化：對(duì)于正交頻分復(fù)用多址系統(tǒng)，比較了各種子載波分配方式下的峰均比分布，并針對(duì)交織OFDMA系統(tǒng)