正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低papr的算法研究

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1、正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中降低PAPR的算法研究第一章緒論1.1課題研究背景現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)步入信息化的時(shí)代,沒(méi)有信息之間的交流,人們的生活就會(huì)受到很大的限制。為滿(mǎn)足各方面的通訊需求,大量先進(jìn)的通信技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。其中,移動(dòng)通信技術(shù)不僅僅綜合利用了無(wú)線(xiàn)、有線(xiàn)的傳輸方式,而且綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)研究成果,為人們提供了一種快速可靠的信息交流手段,在現(xiàn)代通信技術(shù)中占有很重要的作用。移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展至今,先后經(jīng)歷了模擬和數(shù)字通信階段,并逐漸向快速便捷個(gè)人通訊方向發(fā)展。該技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下階段[1]:第一代移動(dòng)通信系統(tǒng),主

2、要使用頻分多址(FDMA)技術(shù)進(jìn)行調(diào)制,在商業(yè)上迅速發(fā)展起來(lái)。但該系統(tǒng)也存在自己的弊端,主要表現(xiàn)為保密性差、業(yè)務(wù)有限和頻譜利用率較低。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng),采用時(shí)分多址和碼分多址(CDMA)技術(shù)進(jìn)行調(diào)制,主要解決了低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題,并且能夠提高系統(tǒng)的頻譜利用率。常用的系統(tǒng)主要有全球移動(dòng)通信系統(tǒng)、先進(jìn)的數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)和IS-95。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),其技術(shù)基礎(chǔ)是CDMA技術(shù),在全球范圍內(nèi)能夠進(jìn)行通信,并能夠讓人隨時(shí)隨地與任何人的進(jìn)行信息交換。該系統(tǒng)具體代表性的主流接口標(biāo)準(zhǔn)主要有寬帶CDMA技術(shù)、CDMA2000和時(shí)分同步CDMA技

3、術(shù)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng),引入了空分多址技術(shù),增大了信息傳輸?shù)娜萘?,提高了系統(tǒng)的頻譜利用率,降低了時(shí)延,并且已經(jīng)成熟應(yīng)用到現(xiàn)代社會(huì)中,并逐漸占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)作用。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,如何讓每個(gè)人都能隨時(shí)隨地與人溝通,如何熟練掌握各種終端設(shè)備以及設(shè)備之間的協(xié)同合作,促使通信技術(shù)向第五代通信技術(shù)發(fā)展或者更高階段的通信技術(shù)發(fā)展。新一代通信技術(shù)和先前的技術(shù)一樣,都是以正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)為核心,不斷提高系統(tǒng)的頻譜效率和容量。并在第四代通信的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步解決因移動(dòng)環(huán)境對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響及傳輸過(guò)程中符號(hào)間干擾的問(wèn)題。........

4、.1.2課題研究意義OFDM技術(shù)[2-3]是一種多載波傳輸技術(shù),能夠有效的對(duì)抗多徑干擾,頻譜利用率較高,數(shù)據(jù)傳輸效率較高。該技術(shù)主要是通過(guò)串并轉(zhuǎn)換,將串行的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組并行的低速數(shù)據(jù),并調(diào)制到正交子信道上傳輸。在接收端,通過(guò)采用相關(guān)技術(shù)來(lái)接收正交信號(hào),能夠減小頻率偏移引起的信道間干擾(ICI)和時(shí)延擴(kuò)展造成的符號(hào)間干擾(ISI),有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。OFDM技術(shù)起源于1950年中期,在1960年初開(kāi)始投入研究。早期該技術(shù)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜主要在軍事通信中使用,但受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制,許多技術(shù)沒(méi)達(dá)到理論要求,加之其模擬方法比較復(fù)雜

5、,所以一直沒(méi)有真正全面投入到實(shí)際應(yīng)用中。到70年代,技術(shù)實(shí)用性。在80年代,為了克服ICI和ISI,文獻(xiàn)[6]引入了循環(huán)前綴(CP)的理念,能夠有效防止每個(gè)子信道的能量擴(kuò)展到鄰信道,從而保護(hù)子載波間的正交性。在1990年,因一些先進(jìn)通訊技術(shù)的發(fā)展和不斷進(jìn)步,OFDM技術(shù)逐漸廣泛地應(yīng)用于數(shù)字視頻廣播和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域中。在高速無(wú)線(xiàn)寬帶環(huán)境下,OFDM技術(shù)優(yōu)越性更為突出,不僅在商用、軍事等通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,而且在民用通信系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用[7]。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái),隨著通信技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)信息傳輸速率、信道容

6、量和業(yè)務(wù)之間協(xié)同需求的增加,加快了OFDM技術(shù)發(fā)展,并逐漸運(yùn)用到新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。.........第二章OFDM系統(tǒng)中的峰均功率比2.1OFDM系統(tǒng)的基本原理OFDM技術(shù)是一種多載波技術(shù),能夠通過(guò)串并轉(zhuǎn)換,將串行傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組并行傳輸?shù)牡退贁?shù)據(jù),并將其調(diào)制到正交子信道上傳輸。OFDM技術(shù)可以抗多徑時(shí)延帶來(lái)的碼間干擾,原因在于在OFDM符號(hào)中插入CP,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)OFDM符號(hào)的擴(kuò)展,并且要求CP的長(zhǎng)度gT必須大于信道的最大多徑時(shí)延,從而可以維護(hù)子載波間的正交性。一個(gè)基于DFT/FFT的完整的OFDM系統(tǒng)框圖如圖2-2

7、所示。該系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端,同時(shí)應(yīng)該考慮調(diào)制、解調(diào)、保護(hù)間隔、循環(huán)前綴、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、去噪處理以及信道估計(jì)等問(wèn)題。其中DAC表示數(shù)模轉(zhuǎn)換,ADC表示模數(shù)轉(zhuǎn)換。在圖2-2中,在發(fā)送端,先將二進(jìn)制信源數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)映射,然后通過(guò)串/并變換,將串行的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行的低速數(shù)據(jù),通過(guò)IDFT/IFFT運(yùn)算得到時(shí)域信號(hào),然后通過(guò)加CP、加窗、并/串轉(zhuǎn)換以及數(shù)模變換,將模擬信號(hào)通過(guò)高斯信道以及天線(xiàn)發(fā)送到接收端。在OFDM調(diào)制過(guò)程中采用FFT運(yùn)算能夠大大降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。為了消除多徑帶來(lái)的ISI和ICI,在過(guò)程中加入了CP。當(dāng)信

8、號(hào)經(jīng)過(guò)信道時(shí),要考慮噪聲對(duì)信號(hào)的影響。在接收端,數(shù)據(jù)變換過(guò)程與發(fā)送端變換過(guò)程相逆,但是接收端更復(fù)雜,增加了信道估計(jì)、信道均衡、定時(shí)/同步等部分。......2.2峰均功率比的定義及統(tǒng)計(jì)特性在OFDM調(diào)制過(guò)程中采用FFT運(yùn)算能夠大大降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。為了消除多

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