《降低OFDM峰值平均功率比与研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《降低OFDM峰值平均功率比与研究（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-存档编号 赣南师范学院学士学位论文降低OFDM峰值平均功率比的研究 教学学院 物理与电子信息学院届 别 2011届 专 业 电子信息工程 学 号 070802030 姓 名 卢陶 指导教师 管立新 完成日期 2011.4 .-32目 录内容摘要3关键词3Abstract3Key words31.绪论41.1 OFDM技术的提出41.2 OFDM技术发展现状51.3 OFDM技术的优缺点61.4论文的安排82.OFDM基本原理与峰均比问题92.1OFDM系统基本原理与数学模型92.2 OFDM系统结构112.3 OFDM信号峰均比定义及分析122.4峰均比过高对系统影响152.5本章小结183
2、.各种降低峰均算法的研究与比较183.1信号畸变技术183.2信号加扰技术223.3信号编码技术223.4本章小结224.SLM、PTS降低峰均功率比的研究234.1选择映射（SLM）234.2部分传输序列(PTS)274.3本章小结295结束语29参考文献31致谢32内容摘要：正交频分复用技术(OFDM)是一种子载波相互重叠并保持正交的多载波传输技术，它可以有效的对抗多径衰落及符号间干扰(ISO)，频谱利用率高，被认为是下一代宽带无线通信的关键技术之一。然而，OFDM技术存在着峰值平均功率比(PAPR)较高的缺点，高PAPR会导致信号失真和频谱扩展，从而降低系统性能。论文即围绕OFDM系统的
3、降峰均功率比算法与实现展开研究，论文详细分析了OFDM系统原理、关键技术及其优缺点，给出了峰均功率比的定义和分布，并结合功放模型分析了峰均比过高对系统的影响，并对目前国内外降低PAPR的各种方法进行了分析和总结。关键词：正交频分复用 峰值平均功率比 互补累积函数 选择映射 部分传输序列Abstract: Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is an effective transmission scheme to realizing highrate data transmission thanks to its intrinsi
4、c robustness to multi-path fading,high spectral efficiency，and its characteristic of combating inter symbol interference(ISI)Recently OFDM is being considered as one of the key technologies in the next generation broadband wireless communication systemsHowever,the OFDM system has the drawback of hig
5、h peak-to-average power ratio (PAPR)High PAPR may cause signal distortion，spectrum spread and system performance degradationThis dissertation explores the question of Peak-to-Average Power Ratio in OFDM systems primarily the principle of OFDM systems，its key techniques，advantages and disadvantages o
6、f OFDM technology are analyzed in this thesisThe definition and distribution of PAPR are introduced and the influences on the system performances by High PAPR were analyzed based on the model of high power amplifierVarious techniques on reducing the PAPR are researchedAnd the advantages and disadvan
7、tages of these techniques are analyzed and summarizedKey words：OFDM CCDF PAPR SLM PTS1.绪论随着人类社会的发展和进步，信息的获取、传输和消费已经成为人类生活中举足轻重的角色。移动通信作为一种快速、便捷、可靠的通信方式，能解决人们在活动中与固定终端或其他移动终端进行通信的要求，提高了工作效率，节约了人力、物力和时间。带来了很大的社会效益和经济效益，已经成为众多通信领域中得以快速发展的分支之一。人类“任何时间(whenever)，任何地点(wherever)，都能与任何人(whoever)交流信息”的个人通信愿望
8、促使着通信技术得以不断向前发展。随着无线通信技术的飞速发展，人们对无线网络性能和数据速率的要求也越来越高。下一代移动无线通信系统的主要目标是提高链路吞吐量和网络容量，建立一个无处不在的无线通信系统以及提供一个无缝链接的高质量无线服务。1.1 OFDM技术的提出通信技术的发展给当今时代的人类生活带来革命性的变化，50多年前香农信息理论的提出，指明了信息传输的理论上限。随着移动通信的出现和发展，高速可靠的数据、视频点播等新兴业务推动了传输技术的进步，使得如何有效利用频谱资源，逼近香农极限成为研究的热点和产业发展的动力。无线通信信道的条件是极其复杂的，稠密的城市建筑和相关设施引起了严重的多径效应，高
9、速便利的交通工具引起了多普勒频移，各种无线业务的应用造成频谱上的干扰。传统的单载波传输，在这种信道环境下会产生严重的畸变，接收机需要复杂的均衡算法和信道估计算法。考虑到频谱效率，使用单载波来实现高速数据传输也是不适合的。正交频分复用技术(Orthogonal FrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)的出现可以很好解决上面的问题。1966年Chang首次提出了OFDM的思想，即使用子信道频谱相互叠加的并行数据传输，其中每个子信道内承载的信号传输速率与各个子信道在频域距离是相同的，从而可以避免使用高速均衡，并且可以对抗窄带脉冲噪声和多径衰落，而且还可以充分地利用可用的
10、频谱资源。为了实现这种相互重叠的多载波技术，必须要考虑如何减小各个子信道之间的干扰，也就是要求各个调制子载波之间保持正交性。1.2 OFDM技术发展现状OFDM的概念已经存在了很长时间。早在20世纪60年代，OFDM技术就已经被应用到多种高频军事系统中，其中包括KINEPLEX、ANDEFR以及KNTHRYN等。但是由于硬件实现上的复杂，OFDM技术一直未得到广泛的应用。随着现代数字信号处理技术(DigitM Signal Processing,DSP)和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，VESI)的发展，最初实现OFDM技术的障碍(如庞大的复数运算和
11、高速存储器)已不复存在。同时，FFT算法在OFDM系统中的应用避免了并行数据传输所需的正弦波发生器组和相关解调器组，使得该技术的实现更趋实际。直到20世纪80年代中期，随着欧洲在数字音频广播(DAB)方案中采用OFDM 技术，该方法开始受到关注并且得到了广泛的应用。目前，OFDM技术已被许多无线通信标准所采纳，除数字音频广播(Distal Audio Broadcast，DAB)外，还有数字视频广播(Digital Video Broadcast，DVB)和无线局域网IEEE80211、IEEE8021 6、Wimax等。此外，OFDM技术在有线环境的高速数据传输如xSDL) 中也得到广泛的应
12、用。在有线应用中，一般将其称为离散多音频(Discrete MultiTone，DMT)；OFDM在蜂窝移动通信系统中的应用于20世纪80年代中期提出，OFDM的引入可以增加系统的灵活性，降低均衡器的复杂度。另外， OFDM 与各种多址技术的结合，尤其是与码分多址接入(Code Division Multiple Access， CDMA)技术的结合(多载波CDMA)，也受到广泛的关注。3GPP最近提出的3G 长期演进计划-3G LTE(Long Term Evolution)也将采用OFDM技术作为新的无线接口技术。1999年12月包括爱立信、诺基亚和Wi-LAN在内的7家公司发起了国际OF
13、DM论坛，致力于策划一个基于OFDM技术的全球性单一标准。我国信息产业部也参加了该OFDM论坛，可见OFDM技术在无线通信领域的应用也引起了国内通信界的重视。为了适应无线业务的发展需求，2003年12月，IEEE开始制定移动宽带接入(MBWA)标准-80220。该标准主要采用OFDM技术，工作在35GHz载频下，覆盖范围高达15公里，单用户的最高数据传输率超过1Mbps。虽然在数据速率上该标准与3G系统相比并无太大优势，但是其高效的移动性却远胜后者。此外OFDM与MIMO(multipleinput multipleoutput，MIMO)技术的结合也具有广阔的发展前景。OFDM技术具有抗多径
14、性能，能够克服第三代移动通信所采用的直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)在支持高速数据传输时符号间干扰增大的问题，并且具有频谱效率高，硬件实现简单等优点。而MIMO可以获得很高的分集增益或容量增益。在高速数据无线通信中将两种技术结合，OFDM可以将频率选择性MIMO信道转化为并行的平坦MIMO信道，降低接收机的复杂度，并可以利用多径衰落，实现数据的高速传输。MIMO-OFDM已成为4G移动通信系统中极具前景的备选方案。1.3 OFDM技术的优缺点1.3.1 OFDM系统的优点OFDM系统之所以得到广泛应用，是因为它有着诸多的优点，总结起来有如下几点。(1)有效的抵抗了多径干扰OFDM技术使用
15、并行的正交多载波传输，子载波上的符号持续长度大大增加， 减小了信道时延扩展造成的ISI(符号间干扰)影响。同时，OFDM技术使用长于信道时延扩展的循环前缀，可以完全消除ISI，信道均衡在频域变得非常简单，极大地减小了宽带高速率数据传输系统中设备的复杂度。(2)硬件实现复杂度低OFDM系统调制解调可以使用基带IFFT和FFT处理来实现，不需要使用多个发送和接收滤波器组，设备复杂度较传统的多载波系统大大下降。(3)可以动态分配子载波OFDM系统各子载波上的调制方式可以灵活控制，容易通过动态调制方式分配和充分利用衰落小的子载波信道，避免深衰落子载波信道对系统性能带来的不利影响。而且对于多用户系统来说，对一个用户不适用的子信道对其他用户来说， 可能是性能比较好的子信道。因此，除非一个子信道对所有用户来说都不适用， 该子信道才会被关闭。然而，这种情况的发生概率非常小。(4)有效的支持非对称传输无线数据业务一般都存在非对称性，即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据量。OFDM系统可以很容易地通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速
