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MIMO-OFDM系统峰均功率比降低技术的研究

作 者: 王亚静
导 师: 李雅珍
学 校: 东北大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: MIMO OFDM 峰均功率比 交叉天线旋转取反 部分传输序列
分类号: TN929.53
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)属于多载波传输技术,它具有频谱利用率高,抗频率选择性衰落能力强等优点,是第四代移动通信的核心技术之一。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术能够在不增加带宽和天线发射功率的情况下,成倍地提高通信系统的频谱利用率。两种技术相结合,不仅可以提高数据传输速率,增加系统容量,还可以有效对抗噪声干扰和多径衰落。但是,MIMO-OFDM系统仍为多载波传输系统,其较高的峰值平均功率比(Peak-to-Average-Power Ratio, PAPR)仍然是限制其发展的关键因索。本文主要研究在采用空时编码的MIMO-OFDM系统中,采用有效的算法降低其PAPR值。首先介绍了MIMO-OFDM系统的基本原理,接着重点分析比较了几种经典的降低峰均比的技术:信号畸变类技术,编码类技术和概率类技术。本文的主要工作以及创新点包括以下几个方面:(1)分析了适用于多天线系统中的交叉天线旋转取反算法(Cross-Antenna Rotation and Inversion, CARI),为降低其运算量,对两种改进算法进行了研究,而改进算法是以牺牲PAPR性能来换换运算量的降低。本文将改进算法与星座扩展算法(Active Constellation Extension, ACE)相结合,取各算法的优势使系统的PAPR性能得到了较好的改善。(2)部分传输序列(Partial Transmit Sequence, PTS)算法是改善系统PAPR陛能的有效算法,在多天线系统中,在每根天线上单独使用该算法势必会大量增加运算复杂度,对物理器件的要求高而使其难以得到有效的应用。根据空时编码所带来的信号相关性,在PTS算法的基础上出现了其优化算法即交替PTS算法,该算法有效的降低了运算量但PAPR的改善效果有所下降。本文提出了针对PTS优化算法的改进算法,弥补了交替PTS算法中PAPR性能下降的不足,但系统运算量有所增加,两种算法各有利弊,在实际应用时应根据具体情况选择合适的算法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10
  1.2 OFDM技术  10-13
  1.3 MIMO技术  13-14
  1.4 论文内容及章节安排  14-16
第2章 MIMO-OFDM系统  16-24
  2.1 基本原理  16-19
  2.2 关键技术  19-22
  2.3 峰均比问题抑制算法  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章 MIMO-OFDM系统峰均功率比  24-38
  3.1 峰均功率比基本问题  24-28
    3.1.1 定义及分布  24-26
    3.1.2 过采样  26-27
    3.1.3 放大器的非线性  27-28
  3.2 PAPR抑制技术  28-31
    3.2.1 信号预畸变技术  29
    3.2.2 编码类技术  29-30
    3.2.3 概率类技术  30-31
    3.2.4 MIMO系统中的特殊技术  31
  3.3 空时编码  31-34
    3.3.1 空时编码原理  31-32
    3.3.2 PAPR统计特性  32-34
  3.4 交叉天线旋转取反算法  34-37
    3.4.1 算法原理  34-36
    3.4.2 仿真分析  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 改进CARI与ACE联合算法  38-52
  4.1 改进CARI算法  38-44
  4.2 星座扩展算法  44-48
    4.2.1 基本原理  44-45
    4.2.2 仿真分析  45-48
  4.3 联合算法  48-50
    4.3.1 基本原理  48-49
    4.3.2 仿真分析  49-50
  4.4 本章小结  50-52
第5章 改进PTS算法  52-66
  5.1 基本原理  52-54
  5.2 PTS优化算法  54-61
    5.2.1 独立PTS算法  54-56
    5.2.2 协同PTS算法  56-59
    5.2.3 交替PTS算法  59-61
  5.3 基于PTS优化算法的改进算法  61-64
    5.3.1 基本原理  61-62
    5.3.2 仿真分析  62-64
  5.4 本章小结  64-66
第6章 结论  66-68
参考文献  68-74
致谢  74-76
攻读学位期间发表的论著  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统(大哥大、移动电话手机)
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