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选择映射法降低OFDM系统PAPR的研究

[关键词:映射法,OFDM系统,PAPR]  [热度 ]
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作品编号:txgc0736,word全文:48页,合计:23000

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选择映射法降低OFDM系统PAPR的研究毕业设计论文------

本文首先介绍了OFDM技术的产生背景、运用现状以及应用前景,从而引出OFDM技术还存在的亟待解决的问题——高峰均功率比,其次介绍已经出现的各种降低PAPR的方法,并分析各种方法的优缺点。本文着重介绍传统的选择映射法(SLM)降低OFDM系统PAPR的原理,通过性能分析得知:选择映射法降低PAPR是以提高系统复杂度为代价的。根据这些存在的关于实现复杂度的问题,文章再介绍了几种基于传统SLM的改进算法,改进算法可以有效降低系统实现的复杂度。最后对几种常用的降低PAPR的方法进行了仿真,仿真结果得出:选择映射法能够有效的降低OFDM系统的PAPR。

通过第二章的分析和研究发现,每类方法都有各自的着眼点和特色,然而它们都存在着各自的缺点。信号预畸变技术直接对信号的峰值进行非线性操作,它最直接,最简单,但会带来带内噪声和带外干扰,从而降低系统的误比特率性能和频谱效率。编码类技术利用编码将原来的信息码字映射到一个具有较好PAPR特性的传输码集上,从而避开了那些会出现信号峰值的码字。该类技术为线性过程,它不会使信号产生畸变。但是,编码类技术的技术复杂度非常高,编解码都比较麻烦。更重要的是,这类技术的信息速率降低得很快,因此只适用于子载波数比较少的情况。概率类技术不像编码类技术那样完全避开信号的峰值,而是着眼于努力降低信号峰值出现的概率。该类技术采用的方法也为线性过程,因此,它不会对信号产生畸变。这类技术能够很有效地降低信号的PAPR值,它的缺点在于计算复杂度太大。

第四章主要是用MATLAB仿真实现各种方法降低OFDM系统PAPR。仿真结果表明,限幅技术可以有效降低系统PAPR,且无论采样符号数多大,PAPR值都集中在6dB左右,与限幅前相比,经过限幅的OFDM系统出现高PAPR值的概率明显降低了。PTS方法也可以有效改善系统的PAPR性能,但其性能是与其子载波数、分割子块数,采样符号数密切相关的。选择映射法确实可以有效降低PAPR,并且随着仿真向量数的增加,系统的PAPR分布越来越接近理论值。但是,随着向量数的进一步增加,PAPR性能改善的程度越来越低。所以,运用SLM改善OFDM系统PAPR是以提高系统复杂度为代价的,每实施一次SLM方法,既需要计算额外的(N-1)次IFFT运算,接收机又需要知道所选择的随机相位序列矢量,而且要严格确保接收机可以正确接收到该随机矢量信息。因此,在实际应用中,应将运算复杂度与性能的提高进行折衷考虑,一般取N<8即可。

本论文首先概述了正交频分复用(OFDM)技术的产生背景、基本原理、关键技术以及存在的高PAPR问题,然后分析了选择映射法(SLM)降低PAPR的原理。但是选择映射法降低PAPR是以提高系统复杂度为代价的,每进行一次SLM就要多计算N-1次IFFT运算,这也大大降低了系统的效率。针对这个问题,论文又介绍了几种基于传统SLM的改进算法,在不影响其PAPR性能的同时,降低了计算的复杂度。此外,论文还介绍了一些其他的降低PAPR的方法。现目前降低PAPR的方法大致可以分为三大类:信号预畸变技术、编码类技术和概率类技术。论文分析了各种方法的原理,指出了它们的优缺点。

本文重点介绍的选择映射法,先从理论上分析,经推导得出选择映射法可以有效降低OFDM系统的PAPR,后经仿真验证,SLM的确可以降低系统的PAPR,并且随着仿真数据的增加,得到的仿真曲线越来越逼近理论的曲线。但是逼近理论曲线的速度却越来越慢,到增大到一定程度时,几乎得到一样的PAPR分布曲线,但是计算的复杂度却是成指数倍的上升。所以得出SLM降低PAPR是以增加系统计算复杂度为代价的这个结论。计算的复杂度增加也意味着实际系统实现的难度也将增加,成本也相应的增加。所以,在实际考虑的时候,必须要折中考虑系统PAPR性能和系统复杂度。只有选择合适的向量数,才能使系统达到最优化!

 

 


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