采用IS-LDPC码降低FBMC系统PAPR的设计与实现

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作为一种较为前沿的基于滤波器组、使用交错正交幅度调制的多载波通信方法,FBMC-OQAM技术近些年来受到了众多学者的青睐,而且凭借自身较小的旁瓣、较高的频谱利用等诸多优势,已成为国内外的研究热点。但众所周知,在研究多载波通信的过程中,高峰均比(PAPR)现象是无可避免的,而现存的一些OFDM系统中较为成熟的峰均比抑制方案却很难在FBMC中直接实施,种种原因使得高PAPR的抑制成为了FBMC系统进一步推广及应用的屏障。因此针对这一问题,本文设计了一种采用IS-LDPC码降低FBMC系统PAPR的方案。首先,本文设计出了一种IS-PEG算法用于IS-LDPC的构建;然后,根据ISLDPC码可翻转子集能独立翻转且翻转得到的码字仍为合法码字的特性,我们采用插入标志比特的方式让相应分组的码字翻转并记录下翻转信息,从而为低峰均比信号的筛选提供了可能的集合;接着,针对FBMC信号间存在的重叠特性,我们设计了一种多符号编码子集联合优化方案,用来将多个FBMC符号当作一个整体进行优化;基于该架构本文又提出了一种低复杂度的目标函数用于集合中最优合法码字的求解。最终Matlab仿真结果证明使用IS-PEG算法构建的IS-LDPC码拥有优秀的纠错能力,同时,与多符号编码子集联合优化算法相结合能卓有成效的降低FBMC系统的峰均功率比,而且,当可翻转子集数增多时,该方案抑制峰均比的效果就更显著。最后,为了验证本文设计在工程实现中的效果,我们使用NI公司(National Instruments)所生产的USRP RIO设备完成了该系统的搭建与测试。将系统划分为如下模块:信号发送、帧同步、滑窗、FFT及频率解扩展、信道估计与均衡、解调、解码模块等等,利用LabVIEW软件平台对各个模块进行实现,并给出程序框图与相关说明,接下来进行实验,对USRP RIO面板中的波形与数据进行分析对比,根据发射功率及前面板动态显示的误帧率信息绘制出IS-LDPC码的误帧率曲线,分析后得出结论,证明了该方案是切实可行的。综上所述:本文通过IS-LDPC可翻转子集特性,设计了IS-PEG算法构建出ISLDPC码,并结合多符号编码子集联合优化架构,提出一种切实可行的抑制FBMC系统峰均比的方案,然后通过Matlab仿真验证了该方案的性能,最后基于USRP RIO设备进行了实现。
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