宽带OFDM系统中降PAPR技术研究与FPGA实现

发布时间：2017-07-18 06:16

  本文关键词：宽带OFDM系统中降PAPR技术研究与FPGA实现

  更多相关文章： 正交频分复用 峰均功率比 峰值脉冲抵消削峰算法 FPGA System Generator

【摘要】：正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)是一种无线环境下的高速传输技术,利用子载波之间的正交性达到提高数据传输码率的目的,不仅能有效地抵抗多径衰落和多普勒频移,而且大大提高了频谱的利用率。但其致命的缺点是具有高峰均功率比,且随信号带宽的增加而增加。高峰值信号在经过非线性部件和信道时,会产生带内失真和频谱扩展。因此,在实际应用中须采取功率回退,功率的回退降低了功率放大器的效率。峰均功率比抑制技术能够有效地降低峰值信号的幅值,是提高射频功率放大器效率的有效途径之一。本文主要围绕最具实际应用价值的峰值脉冲抵消削峰(Peak Cancellation Crest Factor Reduction,PC-CFR)算法进行分析、设计与FPGA实现。首先,从OFDM系统的基本原理出发,分析了高峰均功率比存在的原因,及其对通信系统性能的影响。然后,详细地阐述了PC-CFR算法的工作原理,并在MATLAB中完成了编程设计与实现,分析了PC-CFR算法在不同参数下的削峰处理效果,确定了峰值检测算法、原型对消脉冲的参数以及迭代次数,解决了峰值检测算法中峰值位置指示延时不固定的问题。最后,在硬件逻辑设计中,采用“自顶向下”的层次化设计思路,对PC-CFR算法的具体实现按功能的不同进行模块划分,规定各模块之间的接口定义,并在System Generator中完成各模块的硬件逻辑设计与RTL级仿真验证,在Xilinx的ML605评估板中完成了FPGA的硬件调试与验证。经过仿真测试与FPGA的验证,对于带宽为20 MHz、QAM16调制的LTE信号,在EVM恶化小于7%的情况下,信号的峰均功率比能降低约3.39 d B,而整个硬件设计的动态功耗为275 m W,能有效地提高发射机的效率,降低能耗及运营成本,具有极高的应用价值。
【关键词】：正交频分复用 峰均功率比 峰值脉冲抵消削峰算法 FPGA System Generator
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-16
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 论文的内容和结构15-16
• 第2章 OFDM系统与峰均比抑制技术简述16-23
• 2.1 OFDM系统的基本原理16-17
• 2.2 OFDM系统的峰均比问题17-20
• 2.2.1 相关技术指标的定义18-19
• 2.2.2 高峰均比对OFDM系统的影响19-20
• 2.3 峰均功率比抑制技术20-22
• 2.3.1 限幅滤波技术20-21
• 2.3.2 峰值加窗技术21
• 2.3.3 噪声成型技术21-22
• 2.3.4 峰值脉冲抵消技术22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 PC-CFR算法的MATLAB仿真与性能分析23-32
• 3.1 PC-CFR算法原理简述23-25
• 3.2 峰值检测方案的选择25-27
• 3.3 原型对消脉冲滤波系数的选择27-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 PC-CFR算法的FPGA硬件设计与实现32-53
• 4.1 开发平台与开发环境简述32-34
• 4.2 PC-CFR算法的FPGA设计与实现34-52
• 4.2.1 CORDIC模块的设计36-41
• 4.2.2 峰值检测模块的设计41-44
• 4.2.3 缩放因子生成模块的设计44-46
• 4.2.4 分配器模块的设计46-49
• 4.2.5 对消脉冲生成模块的设计49-51
• 4.2.6 数据链路延时匹配模块设计51
• 4.2.7 削峰处理模块的设计51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 PC-CFR算法FPGA设计仿真与性能评估53-65
• 5.1 硬件实现的RTL级仿真53-60
• 5.1.1 硬件设计外部接口声明53-55
• 5.1.2 仿真结果验证55-60
• 5.2 硬件资源消耗60-61
• 5.3 峰均比抑制效果61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 工作总结65
• 6.2 工作展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文71-72
• 附录B 部分仿真程序72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 彭程;石紫娟;朱思瑾;;O-OFDM系统PAPR抑制方法综述[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2014年05期

2 刘巧平;李艳萍;;正交频分复用技术及其在4G移动通信中的应用[J];计算机技术与发展;2014年11期

3 韩东升;杨维;刘薇;;一种改进的限幅滤波降低PAPR算法[J];北京邮电大学学报;2014年04期

4 徐铁喜;;峰值抵消CFR算法设计及FPGA实现[J];硅谷;2014年12期

5 张敏娟;魏亚辉;李晓;;一种降低LTE信号高峰均比算法的FPGA实现[J];中北大学学报(自然科学版);2014年03期

6 段莉莉;汤立刚;;一种新的降低HPA非线性失真的方法[J];系统仿真学报;2014年02期

7 张丽丽;叶宇煌;苏凯雄;吴林煌;翁义龙;;基于深度限幅滤波的DTMB峰均比抑制技术研究[J];电视技术;2013年17期

8 邢钢;李辉;高维廷;;降低OFDM系统峰均比的PTS重复搜索算法[J];计算机工程与应用;2013年10期

9 张巧文;;抑制多载波系统PAPR的CFR算法比较[J];浙江万里学院学报;2013年02期

10 龙海南;张迪;;利用格雷互补序列降低OFDM峰均比并用FPGA实现[J];计算机工程与应用;2012年31期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 苏攀;多模通信系统中数字预失真技术的研究与实现[D];湖南大学;2014年

2 刘康燕;OFDM系统中峰均比抑制技术的研究与FPGA实现[D];河北大学;2013年

3 刘思;移动通信中的峰均比抑制算法研究及实现[D];上海交通大学;2013年

4 蒋李;基于FPGA的波峰因子降低（CFR）算法设计实现研究[D];电子科技大学;2012年

5 于延辉;LTE下行链路峰均比抑制技术研究[D];电子科技大学;2012年

6 汪丽;基于部分传输序列的多载波系统峰均比抑制技术研究[D];电子科技大学;2012年

7 乔温蔚;OFDM系统峰均比抑制技术研究与FPGA实现[D];西安电子科技大学;2011年

8 陈立俊;OFDM系统中峰均比抑制技术的研究[D];华南理工大学;2010年

，

本文编号：556377