OFDM系统中导频序列的优化研究与应用

发布时间：2017-03-25 12:14

  本文关键词：OFDM系统中导频序列的优化研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有频谱利用率高、抗多径衰落能力强的特点,因此研究者将OFDM技术作为下一代移动通信的研究重点。OFDM系统中,性能的提升受两个因素的制约:信道估计的准确度、峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)。发射信号经过复杂多变的无线信道,将不可避免地经历各种衰落,到达接收端的信号会出现失真的现象,这时需要通过估计信道来保证信号的准确度。在信道估计中,发现实际的信道多呈现稀疏性的特征,充分利用信道的内在稀疏性对导频序列进行优化,即可利用较少的导频符号取得较理想的信道估计效果。此外,过高的PAPR会导致发射端的高功率放大器(High Power Amplifier,HPA)工作在非线性区域,从而引起信号的失真,对系统进行PAPR抑制可以有效地改善系统的性能。本文针对信道估计和PAPR过高的问题,主要研究了稀疏信道下的导频序列优化的方法和导频优化序列的应用,具体的研究工作如下:(1)本文首先介绍了传统的估计信道方法,然而这些方法未能充分利用信道的稀疏性来提高系统的性能;(2)本文基于压缩感知理论,考虑到信道的稀疏特征,提出了一种反馈型的算法对导频序列进行优化,该算法结合了离散傅里叶变换(DFT)子矩阵中各个列之间互相干性最小的原则和信道状态信息的有效反馈来联合优化导频序列,从而保证信道估计的性能;(3)基于所优化的导频序列对稀疏信道进行估计,仿真结果表明,在不增加导频的情况下,该算法进一步改善了系统的BER性能;(4)针对系统PAPR过高的问题,提出一种抑制PAPR的方法,该方法基于生成的导频优化序列,结合采用四相位因子搜索的部分传输序列(Partial Transmit Sequence,PTS)技术对系统的PAPR进行抑制,仿真结果表明,该方法比均匀插入导频的方式有较好的PAPR性能。
【关键词】：正交频分复用 压缩感知 导频序列 信道估计 PAPR
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 OFDM技术介绍14-15
• 1.2.1 OFDM系统简介14
• 1.2.2 OFDM技术概述14-15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 OFDM系统中信道估计的研究现状15-18
• 1.3.2 OFDM系统中降低PAPR的研究现状18-19
• 1.4 论文的主要内容及结构安排19-21
• 第二章 无线信道特性和OFDM系统模型21-31
• 2.1 无线信道特性21-26
• 2.1.1 无线信道的大尺度衰落21-22
• 2.1.2 无线信道的小尺度衰落22-25
• 2.1.3 无线衰落信道模型25-26
• 2.2 OFDM基本原理26-30
• 2.2.1 OFDM系统模型26-28
• 2.2.2 OFDM保护间隔28
• 2.2.3 OFDM保护频带28-29
• 2.2.4 OFDM的特点29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 基于导频序列优化的信道估计31-51
• 3.1 导频结构31-33
• 3.2 基于导频的信道估计33-34
• 3.3 传统的信道估计方法34-36
• 3.3.1 LS信道估计34-35
• 3.3.2 MMSE估计35-36
• 3.3.3 基于DFT的信道估计36
• 3.4 压缩感知理论介绍36-41
• 3.4.1 压缩感知理论基础36-39
• 3.4.2 稀疏矩阵方程的求解39-40
• 3.4.3 稀疏矩阵求解的优化算法40-41
• 3.5 导频优化设计方案41-50
• 3.5.1 基于压缩感知技术的OFDM模型41-42
• 3.5.2 提出的导频优化算法42-43
• 3.5.3 算法实现的步骤43-45
• 3.5.4 算法的仿真与分析45-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 基于优化导频序列的PAPR抑制算法51-61
• 4.1 OFDM系统中PAPR介绍51-54
• 4.1.1 PAPR定义51-53
• 4.1.2 PAPR与过采样53-54
• 4.2 降低OFDM系统PAPR的技术54-56
• 4.2.1 限幅技术54
• 4.2.2 编码技术54-55
• 4.2.3 选择性映射（SLM）技术55-56
• 4.2.4 部分传输序列（PTS）技术56
• 4.3 基于优化导频序列的PAPR抑制算法56-60
• 4.3.1 PAPR抑制算法的提出56-58
• 4.3.2 PAPR抑制算法的实现步骤58
• 4.3.3 PAPR抑制算法的仿真分析58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 工作总结61
• 5.2 工作展望61-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-71
• 攻读学位期间发表的学术论文目录71

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