OFDM系统中峰均比抑制技术的研究与FPGA实现.pdf

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分类号: 学号:20101323




工学硕士学位论文


OFDM 系统中峰均比抑制技术的研究与
FPGA 实现








学位申请人: 刘康燕
指导教师:龙海南副教授
学位类别:工学硕士
学科专业:通信与信息系统
授予单位:河北大学
答辩日期:二○一三年六月
Classified Index: CODE: 10075
: NO: 20101323





A Dissertation for the Degree of M. Engineering



Research and Implementation of PAPR
Reduction Based on OFDM System









Candidate: Liu Kangyan
Supervisor: Prof. Long Hainan
Academic Degree Applied: Master of Engineering
Specialty: Comm. &Info. System
University: Hebei University
Date of Oral Examination: June, 2013
摘要
摘要
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种多
载波的并行传输技术。该技术利用相互正交的多个子载波传输信息,具有非常高的频谱
利用率、较强的抗多径衰落能力以及很好的抗符号间干扰(ISI)能力,无线信道下的高
速率传输环境下非常适用。其作为未来移动通信系统的关键技术,成为无线通信领域的
热点研究技术。但高峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)问题是 OFDM 技
术发展道路的阻碍之一。因其每个 OFDM 符号由 N 个经过调制的子载波相互叠加而成,
使得多个子载波相位相同或相似时,叠加后信号随之产生较高的峰值功率。当这种动态
范围很大的信号被送入非线性器件时,会带来带内失真增加、带外干扰增加和频谱效率
降低问题,使得 OFDM 系统的性能严重下降。
论文针对这一问题,比较了几种典型的降低 OFDM 信号 PAPR 的算法,并选择μ率
压扩法进行重点研究。根据μ率压扩法的原理,结合其不利于硬件实现的问题进行改进,
设计峰均比抑制方案并将其在 FPGA 中加以实现。
论文首先介绍了 OFDM 系统的基本原理, OFDM 系统高峰均比产生的原因,以及
PAPR 对系统性能的影响,简要介绍了现有三大类峰均比抑制算法,包括信号预畸变算
法、概率类算法和编码算法,并对其性能进行了简要对比。并从实现角度出发,对μ率
压扩法进行了深入研究,在传统的μ律压扩方法的基础上,提出了分段线性压扩变换,
其性能与μ律压扩法相似,并且在硬件实现上大大降低了系统复杂度。将设计思想在
FPGA 上进行实现,从仿真结果中得出降低峰均比的优化方案的结论,并在论文最后对
课题中需要进一步完善的方面进行了讨论。

关键词正交频分复用峰均比分段压扩法 FPGA 实现
I
Abstract
Abstract
Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a parallel transmission scheme
of MCM (Multi-Carriers Modulation). It transmits information through orthogonal
sub-carriers and has very high utilization of frequency spectrum, high capability of
anti-multipath fading, and be able to bat inter-symbol interference. This
technology is very fit to the transmission of high rate and broadband data transmitting system.
It has been widely used in broadband wireless access systems, and as the key techn