基于阈值矢量圆的OFDM峰均比降低技术研究与FPGA实现

发布时间：2017-09-17 11:26

  本文关键词：基于阈值矢量圆的OFDM峰均比降低技术研究与FPGA实现

  更多相关文章： OFDM 峰均比 阈值矢量圆技术 EVM IEEE802.11a 基带通信系统

【摘要】：无线通信技术的快速发展使得本来就稀缺的频谱资源变得更加紧张。OFDM信号频谱利用率高,但其高峰均比特性加剧了射频系统中非线性器件的效率与线性度之间的矛盾。为了改善这一问题,必须对OFDM信号进行峰均比降低处理。本文主要研究基于阈值矢量圆的OFDM信号峰均比降低技术以及该方法在OFDM基带通信系统中的FPGA实现。首先研究了常见的信号预畸变类峰均比降低技术,包括限幅滤波、闲置载波技术、星座图扩展技术和矢量孔调整技术,并在MATLAB软件平台上进行仿真分析和比较。在此基础上,以误差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)为约束条件,提出了一种新型的OFDM峰均比降低技术—阂值矢量圆技术。该方法的主要思想是根据EVM指标要求设定星座图阈值圆半径,对限幅后信号星座点的幅度和相位进行调整,将星座点限制在阈值圆范围内,从而保证经过峰均比降低处理后的OFDM信号仍然能满足通信系统对EVM的指标要求。仿真结果表明,经过阈值矢量圆算法后,OFDM信号在QPSK调制方式下,峰均比由原始信号的10.98dB@CCDF=10-2降低到7.502dB@CCDF=10-2,同时,EVM由限幅滤波算法的13.8%降低到11.23%。然后,在XilinxFPGA平台上对基于IEEE802.11a物理层协议的OFDM发射信号进行了设计与实现,进而对基于阂值矢量圆的新型峰均比降低技术的FPGA实现展开深入研究,最终完成了包含峰均比降低处理模块的OFDM基带通信系统发射机的构建,并对硬件实现结果进行了实测,结果表明,该OFDM发射机可在满足IEEE802.11a协议对EVM指标要求的前提下,大幅降低所生成OFDM信号的PAPR值。
【关键词】：OFDM 峰均比 阈值矢量圆技术 EVM IEEE802.11a 基带通信系统
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究背景与意义7
• 1.2 相关研究历程与现状7-10
• 1.2.1 OFDM技术7-9
• 1.2.2 峰均比降低技术9-10
• 1.2.3 FPGA技术10
• 1.3 论文主要工作与结构安排10-12
• 2 OFDM原理及IEEE802.11a物理层协议12-22
• 2.1 OFDM系统的基本原理12-16
• 2.1.1 OFDM系统的数学模型12-15
• 2.1.2 保护间隔与循环前缀15-16
• 2.2 IEEE802.11a物理层协议16-21
• 2.2.1 主要参数16-18
• 2.2.2 物理层协议数据单元(PPDU)帧结构18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 OFDM信号峰均比问题22-40
• 3.1 峰均比定义22-23
• 3.2 峰均比降低技术简介23-33
• 3.2.1 限幅滤波23-24
• 3.2.2 闲置载波技术24-25
• 3.2.3 星座图扩展技术25-31
• 3.2.4 矢量孔调整技术31-33
• 3.3 新型峰均比降低技术33-39
• 3.3.1 峰均比降低约束条件33-34
• 3.3.2 阈值矢量圆技术34-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 基于IEEE802.11a协议的OFDM基带通信系统发射机实现40-53
• 4.1 发射机的整体架构40-41
• 4.2 发射机Data符号实现41-52
• 4.2.1 扰码模块42-43
• 4.2.2 卷积编码模块43-44
• 4.2.3 交织模块44-46
• 4.2.4 QPSK映射模块46-48
• 4.2.5 导频插入模块48-50
• 4.2.6 IFFT模块50-52
• 4.3 系统时钟设计52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 峰均比降低技术FPGA设计53-66
• 5.0 限幅模块53-55
• 5.1 阈值矢量圆模块55-60
• 5.2 循环前缀添加模块60-61
• 5.3 梯度投影模块61-63
• 5.4 系统电路综合结果63-64
• 5.5 硬件调试与结果分析64-65
• 5.6 本章小结65-66
• 总结与展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录72

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本文编号：869140