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降低MIMO-OFDM系统峰平比的算法研究

张慧  
【摘要】: MIMO-OFDM系统能够大幅度地提高无线通信系统的信道容量和传输速率,并能有效地抵抗多径衰落,因而已成为4G移动通信系统中极具前景的核心技术。本文针对MIMO-OFDM系统中峰平比(PAPR)降低算法进行了研究,主要内容包括: 分析了MIMO-OFDM系统中传统独立的SLM方案(ISLM),并在此基础上,针对ISLM方法未能充分利用多天线所带来的附加自由度这一不足,提出了一种改进的SLM方案,即SLM结合子块变换的方法。该方法首先在各根天线上做SLM,得到的序列经IFFT后再分块,最后再对各个子块进行相应的变换。这种方法可以利用多天线的自由度,进一步降低信号的PAPR。仿真结果表明,提出的改进方法的PAPR性能要明显优于ISLM。 研究了MIMO-OFDM系统中一种全新的方法——天线旋转取反方法(CARI方法),CARI方法与基于SLM的方法相比,每次迭代没有复数乘法运算,降低了系统的复杂度。然而最优CARI方法不可避免的具有很大的迭代次数;CARI的次最优算法——逐次次最优天线旋转取反(SS-CARI)算法虽然可以减小迭代次数,但PAPR降低性能损失又比较大。针对这一问题,提出了一种用滑动窗搜索旋转取反组合的次最优CARI方法,利用滑动窗搜索局部最优的旋转取反组合,既可以避免整体的遍历搜索大大减小CARI算法的计算复杂度,又可以改善SS-CARI的PAPR减小性能。仿真结果表明,该方法能够在系统复杂度与PAPR降低性能上取得很好的折中。 对适用于多天线间变换的子块逐次变换(SST)算法进行了研究,与两天线间变换的CARI方法相比,SST算法更适用于MIMO-OFDM系统PAPR的降低。尽管SST算法可以充分利用所有天线的空域自由度,克服了CARI算法空域自由度利用不足的问题,但它尚未考虑子块在频域的自由度。针对这一问题,提出了一种改进的SST算法(Improved SST,ISST),不仅在空域上子块做与SST相同的变换,而且在频域同一天线上的子块也逐次旋转,充分利用了空域和频域的自由度。仿真结果表明,ISST算法对系统PAPR的降低效果明显优于SST算法,且子块数越大,优势越明显。


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