OFDM系统中的峰均比抑制算法研究与FPGA实现

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正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一种并行的多载波传输技术,其基本思想是将它的信道带宽分割为若干个带宽相等的子信道,每一个子信道通过各自的子载波调制各自的符号。因此在时域上OFDM信号的持续时间比单载波长,抗多径衰落能力比单载波好。此外,OFDM系统中的各个子载波之间是相互正交的,允许子信道之间的相互重叠,因此OFDM系统可以最大限度的利用频谱资源。由于OFDM系统的频谱利用率高、抗多径衰落能力强,其在无线通信中得到广泛应用。  OFDM技术有着其自身的缺点,其主要缺点之一就是过高的峰值平均功率比,该缺点制约了OFDM技术的发展。过高的峰均比对OFDM系统发射端的功率放大器的线性特性提出的很高的要求,同时还增加了A/D和D/A转换器的复杂性,降低了A/D和D/A转换器的准确性。因此如何抑制OFDM系统中的过高的峰均比,成为了一个极需要解决的问题。  论文首先介绍了OFDM系统的基本原理和基本模型,然后在此基础上引出了OFDM系统中高的峰均比所产生的原因,并且给出了峰均比的定义及其分布函数。然后论文对现有的三大类峰均比抑制技术:信号预畸变技术、编码技术和概率类技术进行了详细的阐述和分析,并采用Matlab仿真对这些技术都进行了仿真,得出了与理论相符的结论。在这三类技术中,论文重点介绍了概率类技术中部分传输序列技术(PartialTransmitSequencePTS),介绍了PTS技术的基本原理和实现框图,并且分析了该技术在抑制峰均比方面主要的影响因素:分割方法、子载波数、分割组数和辅助信息的取值范围。由于部分传输序列技术在寻找最佳辅助信息和IDFT变换时,需要大量的计算,增加了OFDM系统实现的复杂度,针对这个问题,论文介绍了两种对于传统PTS改进的技术:迭代PTS技术和m序列PTS技术,这两种技术都是在搜寻最佳辅助信息方面的改进,大大的降低了PTS技术运算的复杂度。并且为了降低由于IFFT变换带来的计算复杂,本文提出了一种新的算法:TR-PTS技术,大大降低了计算复杂度。在论文的最后针对m序列PTS技术,提出了其实现的基本框图,并且介绍了其在FPGA中实现的具体模块,最后给出了其在峰均比抑制方面的实验结果。
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