多载波通信系统中峰均功率比优化算法研究VIP专享

多载波通信系统中峰均功率比优化算法讨论多载波通信技术因其能在多径衰落环境中高速传输数据并且有效的利用频谱资源而受到广泛的关注。目前,以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)为代表的多载波技术已经成为第四代移动通信的核心技术并被成功地应用于许多无线通信领域。而将多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术和 OFDM技术相结合的 MIMO OFDM 系统因其能在不增加带宽和发射功率的情况下成倍地提高通信系统的信道容量和频谱利用率而被许多通信标准所采纳,例如 IEEE 802.11 (WLAN)和 IEEE 802.16 (WiMAX)。在 MIMO OFDM 系统中作用于各子载波上的波束成形(Beamforming)技术能够进一步降低无线衰落信道的影响并且使系统达到最大的接收信噪比,从而使得系统具有更好的性能。然而,OFDM 技术中过高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)问题是制约该技术进展的主要因素之一,特别是在波束成形 MIMO OFDM 系统中,由于波束成形编码的影响,该问题尤为严重。过高的峰均功率比需要配备具有足够大线性动态范围的功率放大器来避开带外辐射和信号失真,然而,线性功率放大器功率效率较低并且成本较高,尤其在基站配置大规模(massive)数量的天线时,该问题成为亟待解决的问题。本文首先介绍了多载波通信系统存在的峰均功率比问题,在充分回顾该问题讨论现状的基础上,重点讨论单天线 OFDM 系统、波束成形多天线 OFDM 系统和大规模多天线波束成形 OFDM 系统的峰均功率比优化算法,主要贡献有：(1)基于限幅的预留载波法是一种非常有效的降低 OFDM 系统峰均功率比的方法。该方法的目标是找到逼近限幅噪声的最优峰值抵消信号,从而当该峰值抵消信号与原信号相减时可以降低原信号的峰值。本文首先针对传统限幅预留载波法中峰值抵消信号幅值过小问题,提出一种新的尺度放大因子优化函数。其次,针对传统限幅预留载波方法中由于限幅阂值固定而导致的峰均比抑制能力受限的问题,提出了一个联合优化限幅阈值和峰值抵消信号的代价函数,该代价函数能够在限制限幅阈值较小的情况下得到最优的峰值抵消信号,从而大幅度的降低友送信号的峰均比。同时,我们发现在限幅阈值与峰值抵消信亏联合优化的过程中,限幅信号依赖于峰值抵消信号而非一个常数,基于此发现本文提出了一种新的循环迭代算法来更新限幅阈值并得到相对应的最优峰值抵消信号。与目前最先进的限幅预留载波方法相比,本文提出的方法...