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基于分数阶傅里叶变换的OFDM系统峰均比降低算法研究

王志岗  
【摘要】:OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)正交频分复用技术是一种多载波数字通信调制技术。上世纪九十年代初,OFDM技术深入到无线信道上的宽带数据传输,在后3G中的研究成为当今的热点。 传统的基于FFT的多载波正交频分复用技术完成了信道的频域分解,这种信道的特点为频率选择性失真,每个子信道的失真是由于频率的平坦失真造成的,在每个独立的子信道上的失真很容易通过简单的增益和相位调整得到补偿。然而在快衰落的无线信道中,信道为时频双重选择的,当多普勒频移较严重时基于FFT的OFDM系统性能变差。基于分数阶傅里叶反变换IFRFT(Inverse Fractional Fourier Transform)和分数阶傅里叶变换FRFT(Fractional Fourier Transform)的OFDM系统中使用chirp类型的正交信号基,这样子信道载频是时变的,且在任何时刻能迅速完美地分解信道的频率失真,使系统的性能得以改善。但基于分数阶傅里叶变换的系统中仍存在峰均比PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)较高的问题。 本文主要讨论了基于FRFT的OFDM系统中的峰均比问题。首先推导了这种系统中的PAPR公式。由于在不同的分数阶域信号的能量聚集性不同,则其峰值在不同的分数阶域就不一样;同时FRFT为酉变换,平均功率在不同的分数阶域相同,所以相应的PAPR不同。实验结果表明在最佳的分数阶域基于FRFT的OFDM系统PAPR性能优于基于FFT的OFDM系统。其次在基于FRFT的OFDM系统中使用选择映射法SLM(Selected Mapping)来降低系统的PAPR,仿真结果显示,在最优的分数阶域基于FRFT的OFDM系统和基于FFT的OFDM系统相比PAPR性能得到了提高。最后使用部分传输序列法PTS(Partial Transmit Sequence)来降低PAPR,仿真结果表明,在最优的分数阶域基于FRFT的OFDM系统和基于FFT的OFDM系统相比PAPR性能有了改善。


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