OFDM系统降低PAPR技术研究_毕业设计论文

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OFDM系统降低PAPR技术研究

一、课题背景和意义

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM技术由MCM（Multi-Carrier Modulation，多载波调制）发展而来。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM技术是HPA联盟(HomePlug Powerline Alliance)工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

峰值平均功率比（PAPR-Peak to Average Power Ratio），简称峰均比(PAPR)。由于OFDM符号是由多个独立经过调制的子载波信号叠加而成的，当各个子载波相位相同或者相近时，叠加信号便会受到相同初始相位信号的调制，从而产生较大的瞬时功率峰值，由此进一步带来较高的峰值平均功率比（PAPR-Peak to Average Power Ratio），简称峰均比(PAPR)。由于一般的功率放大器的动态范围都是有限的，所以峰均比较大的MIMO-OFDM信号极易进入功率放大器的非线性区域，导致信号产生非线性失真，造成明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸变，导致整个系统性能严重下降。降低峰均功率比将使OFDM系统性能获得提升。

二、国内外研究现状

OFDM技术的应用已有近40年的历史，主要用于军用的无线高频通信系统。但是OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到20世纪70年代，人们采用离散傅立

填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。

题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。

开题报告内容使用宋体小四字号。

叶变换来实现多个载波的调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。进入90年代以来，OFDM技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输。由于OFDM的频率利用率最高，又适用于FFT算法处理，近年来在多种系统得到成功的应用，在理论和技术上已经成熟。因此，3GPP/3GPP2成员多数推荐OFDM作为第四代移动通讯无线接入技术之一。目前，OFDM技术在4G LTE技术中已得到使用，是LTE三大关键技术之一，预计在5G仍然作为主要的调制方式。

三、课题的主要内容

1、查阅相关资料，掌握OFDM的基本理论；

2、学习并熟练掌握仿真软件MATLAB通信部分的基本功能和运用；

3、设计降低PAPR方法，利用MATLAB对进行仿真分析；

4、调试仿真程序，并对仿真结果进行分析。

四、课题研究方案

通过研究OFDM的优缺点，分析高峰值出现的原因，并引入PAPR（峰值平均功率比）的定义，对当前降低PAPR的四类方法进行分析与比较。

(1)信号畸变技术降低PAPR：限幅滤波方法的仿真与分析

峰值消除法的仿真与分析

加校正函数法的仿真与分析

(2) 概率的方法降低PAPR：选择性映射（SLM）仿真与分析

部分传输序列（PTS）仿真与分析

(3)编码的方法减小PAPR：设计基于格雷互补序列的算法设计

Reed-Muller码的算法设计

(4)矩阵变换方法降低PAPR

以上4类方法，用Matlab软件进行仿真，均可提出方法上的改进。

五、日程安排

第1～3周：搜集资料，学习OFDM技术的有关理论；

第4～6周：学习仿真软件MATLAB，重点学习软件关于OFDM技术相关内容；

第7～10周：运用MATLAB进行仿真设计；

第11～14周：调试程序，改变参数，分析仿真效果；

填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。

题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。

开题报告内容使用宋体小四字号。

第15～16周：撰写论文，准备答辩。

六、参考文献

[1] 纪越峰，现代通信技术(第4版)，北京：北京邮电大学出版社，2014

[2] 达新宇，现代通信新技术，西安：西安电子科技大学出版社，2012

[3] 王映民，TD-LTE-Advance移动通信系统设计，北京：人民邮电出版社,2012

[4] 杨昉，OFDM原理与标准——通信技术的演进，北京：电子工业出版社,2013

[5] 李林样，OFDM峰均功率比研究[D].北京；华北电力大学,2010.

[6] 李建东，郭梯云，邬国扬，移动通信，西安：西安电子科技大学出版社，2006

[7] 马恒，宋志群，OFDM系统中降低峰均比的研究[J]，无线电工程，2008

[8] 肖丽萍，一种降低OFDM系统峰均功率比的方法[J]，电测与仪表，2009

[9] 徐明，张德明，一种低复杂度的降低OFDM峰均功率比的PTS方法[J].重庆邮电大学学报，2007

[10] 杨茂磷.OFDM系统中峰值平均功率比降低技术研究[D]，兰州：兰州大学，2006

[11] SHADRI N，ARIYAVISITAKUL S，Channel estimation for OFDM systems in mobile wireless channels[J].IEEE Journal in Communications,2007

[12] P Hammarberg，F Rusek，O Edfors，Iterative receivers with channel estimation for multi-user MIMO-OFDM: complexity and performance，Eurasip Journal on Wireless Communications & Networking，2012

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