基于PTS算法的OFDM系统降低峰均比技术的研究

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正交频分复用(OFDM)技术是一种将高速数据流分散到多个正交的子载波上传输的技术,可以有效地对抗频率选择性衰落,具有频谱利用率高、调制解调简单、接收端无需复杂的均衡技术等优点。但是,OFDM技术也存在一些不足,其中比较显著的一个缺陷就是OFDM信号过高的峰值平均功率比(PAPR)。论文开展对OFDM的PAPR问题的深入研究,具有重要的理论意义。本论文从实现的角度,分析比较了抑制峰均比算法的信号预畸变技术、编码类技术和概率类技术的优劣;重点研究了概率类技术中的PTS算法;讨论了这种算法在实现过程中影响其性能发挥的因素;针对PTS算法提出了基于相邻分割和基于迭代方法的两种改进方案。基于相邻分割的PTS算法改进方案中,提出了一种新的序列分割方法。这种新算法的主要思想是在OFDM信号中产生一组序列,这组序列不同于OFDM信号中会产生高峰值平均功率比的序列。利用新产生的这组序列,来减小OFDM信号产生高峰值平均功率比的概率。通过在Matlab软件中的仿真,验证了所提出的基于相邻分割的新的PTS算法在降低OFDM系统PAPR性能方面的优越表现,新算法的计算复杂度要小于传统的PTS算法,并且,比采用随机分割的传统算法更易于设计实现。基于迭代方法的PTS改进算法主要思想是把使用迭代的PTS算法与限幅滤波算法相级联,降低PTS算法实现的计算复杂度,同时提高这种级联后的算法降低OFDM系统PAPR的性能。通过在Matlab软件中的仿真,验证了这种改进的PTS算法对OFDM系统降低PAPR性能的提升。论文还将这种PTS与限幅滤波相级联的算法进一步应用于MIMO-OFDM系统中。MIMO技术与OFDM技术相结合,虽然大幅度提高了无线通信系统的信道容量和传输速率,但是MIMO-OFDM系统存在和OFDM系统相同的缺陷,即高的峰值平均功率比。论文结合MIMO-OFDM系统本身所固有的特性,提出了将多天线协同工作的PTS算法与限幅滤波算法级联的降低MIMO-OFDM系统PAPR的优化算法,通过在Matlab软件中的仿真,验证了这种优化的联合算法对MIMO-OFDM系统降低PAPR性能的提高。
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