降低OFDM系统PAPR的算法研究

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伴随着生活中对互联网的依赖越来越多,对各种高清视频和图像的要求也越来越高,人们对带宽的需求也越来越大,因此,有限的频谱资源成为了各国争夺的焦点。如何将各种信号高速率传输已经是目前最需要解决的问题。目前,各个国家正在努力的解决这个问题,并提出了很多的方法。在这些方法中,正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)技术被看好为第四代移动通信的关键技术。OFDM技术是将一个OFDM信号分成多个子信号,并将多个子信号分配到各个相互叠加的子载波进行传输,其中,要求各个子载波之间必须严格的相互正交。然而,相互叠加的子载波在信号的传输中,如果各个子载波信号的相位在某一时刻一致的话,就会相互叠加,产生很高的峰均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio,PAPR),这将会使OFDM系统的误码率(biterrorrate,BER)性能急剧下降,这是OFDM技术的致命缺点。本论文主要研究的就是抑制OFDM系统的高PAPR问题。本论文首先讨论该课题的研究背景与意义,并对其在国内外研究现状进行简要分析,简述了OFDM系统的发展历程,分析其在现实社会中的应用价值。然后介绍OFDM系统的基本原理及其相关的技术问题,最后讨论OFDM系统的高PAPR问题,并针对这个问题,简要介绍传统的三种降低OFDM系统高PAPR的算法,并对各种算法给出仿真图,通过对比,分析各种传统算法的优缺点。重点研究三种改进的算法:第一,深入研究传统的压扩变换方法,并在其基础之上进行改进,将OFDM信号根据压扩系数μ进行重复的迭代压扩,直到μ=1,然后计算出此时的PAPR值,这就得到迭代的压扩变换方法,并用MATLAB对传统的算法和改进的算法进行仿真,验证改进算法对系统PAPR的性能有很好的改进;第二,深入研究限幅算法,并在其基础上进行改进,设定好一个迭代次数,将OFDM信号进行迭代限幅,得到循环迭代的限幅算法;第三,将限幅算法和选择性映射算法融合,融合算法分为两种,第一种是先将OFDM信号进行限幅,然后将经过限幅后的信号送人SLM系统中,即得到限幅-SLM融合算法;第二种是先将OFDM信号进行SLM算法处理,然后将处理后的信号进行限幅操作,即得到SLM-限幅融合算法。然后对两种融合算法分别进行MATLAB仿真,得到融合算法的PAPR仿真图与BER的仿真图。最后通过MATLAB对各种算法进行联合仿真,将仿真结果数据以图表的方式展现出来,并详细分析对比改进算法相对于传统算法的优缺点。通过分析对比各种方法的优缺点,给出具有实际应用价值的研究方案。
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