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正交频分复用(OFDM)是一种并行的多载波传输技术,可以有效地对抗多径效应,具有很高的频谱利用率,以及适用于高速率和多媒体数据传输,被公认为是下一代移动通信的核心技术之一。然而,OFDM系统一个主要瓶颈问题就是存在较高的峰值平均功率比(PAPR)。由于PAPR较高,使得信号经过非线性信道后,会出现严重的信号畸变,导致OFDM系统的性能下降。与此同时,高峰值功率的存在,使得发送端对高功率放大器的线性度要求也相应的提高,不但增加系统成本,还会导致低的功放效率。因此,本文对如何降低OFDM系统PAPR进行了重点研究。
本文首先分析了OFDM系统的基本原理,介绍了OFDM系统的优缺点和关键技术,介绍了OFDM系统PAPR的定义和分布,重点介绍了降低OFDM系统峰值平均功率比的技术,包括信号预畸变技术,编码类技术和概率类技术。其中对编码类技术主要对Golay互补序列和Reed-Muller编码进行了理论分析;对概率类技术,重点研究了选择性映射(SLM)和部分传输序列(PTS),并对SLM算法进行了详细的PAPR性能仿真和分析,而对于PTS算法,主要介绍了PTS的原理及迭代算法的的PTS法(IPTS),为了克服IPTS的缺陷,本文提出了改进的迭代PTS算法,仿真结果表明,与IPTS算法相比,改进IPTS算法PAPR的性能有所提高。而对于信号预畸变技术,对压缩扩展进行了改进和仿真,着重提出了改进的Clipping方法,通过OFDM信号先进行LDPC信道编码然后再星座映射,在时域限幅模块加入生成抵消函数,而在频域滤波模块中进行带外置零滤波。通过仿真,结果表明,改进Clipping算法能够有效的降低OFDM系统中的PAPR,与改进前Clipping算法相比,改进Clipping算法能够有效的抑制带内噪声和带外辐射,并且改善OFDM系统的误码率。