聯(lián)合空、時、頻域處理算法降低MIMO-OFDM系統(tǒng)的PAPR.pdf

1、正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術由于其較高的頻譜利用效率、有效對抗頻率選擇性衰落成為4G通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。OFDM系統(tǒng)主要缺點之一是信號的峰均功率比（Peak-to-average Power Ratio,PAPR)較高。PAPR較高的信號要求發(fā)射機的功率放大器(Power Amplifier,PA)等非線性器件具有較大的線性范圍，發(fā)射超過線性范圍的

2、信號容易引入非線性失真，導致系統(tǒng)的比特誤碼率（Bit Error Rate, BER)顯著增加。
　　多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術充分利用空間維度，不增加額外頻譜和天線發(fā)射功率的情況下能顯著地提高信道容量。MIMO-OFDM系統(tǒng)每根天線傳輸?shù)囊彩荗FDM信號，因此也存在PAPR問題且隨天線數(shù)的增加PAPR問題越嚴重。相比于OFDM系統(tǒng)中較成熟的PAPR抑制技術，MIMO

3、-OFDM系統(tǒng)PAPR抑制技術則研究較少。本文將深入研究OFDM系統(tǒng)、特別是Alamouti MIMO-OFDM系統(tǒng)中的PAPR抑制技術。
　　目前，OFDM系統(tǒng)中PAPR抑制技術大致可以分成三類：信號預畸變技術、編碼類技術和概率類技術。其中：第三類中的選擇性映射(Selected Mapping,SLM)算法和部分傳輸序列(Partial Transmit Sequences,PTS)算法，由于PAPR抑制性能較好且不會引入額外

4、的非線性失真，是較理想的PAPR抑制算法。但SLM和PTS算法有兩個缺點：一是快速傅立葉反變換(InverseFastFourier Transform,IFFT)次數(shù)較多，計算復雜度較高；二是為了恢復原始信號，發(fā)射機需要額外的頻譜和功率傳輸相位旋轉因子這一邊帶副信息(Side Information,SI)。
　　本文在傳統(tǒng)SLM和PTS算法的基礎上，分別在時域和頻域范圍內通過多方法聯(lián)合降低發(fā)射機的計算復雜度和邊帶信息量，甚至在

5、接收端實現(xiàn)盲檢測。本文的主要工作如下：
　　(1)在OFDM系統(tǒng)中提出了基于子類信號交換的改進SLM算法。其基本思想是：利用IFFT變換的基本性質，將SLM算法得到的時域備選信號分為四類子信號，對不同子類信號進行疊加合成得到更多的時域備選信號。與傳統(tǒng)SLM算法相比，所提算法是在時域進行信號處理，產生更多的備選信號只需要增加少量的復數(shù)加法運算，降低了系統(tǒng)的計算復雜度。
　　(2)在時域對MIMO-OFDM系統(tǒng)進行PAPR抑制處

6、理。發(fā)射端，通過時域信號的循環(huán)移位、天線間信號加減、天線間子塊信號交換和等效編碼等方式來產生更多的時域備選信號，降低了發(fā)射端的計算復雜度；接收端，利用時域信號的循環(huán)移位對應于頻域信號的相位旋轉，將FFT解調得到的頻域信號分別進行反向相位旋轉，再計算反向旋轉信號到最近星座點的歐氏距離，選擇最小距離對應相位旋轉因子來恢復原始信號，減少了邊帶副信息。
　　(3)在頻域對SFBC MIMO-OFDM系統(tǒng)進行PAPR抑制處理。發(fā)射端，對傳統(tǒng)