MIMO-OFDM系统峰均功率比降低技术的研究
正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)属于多载波传输技术,它具有频谱利用率高,抗频率选择性衰落能力强等优点,是第四代移动通信的核心技术之一。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术能够在不增加带宽和天线发射功率的情况下,成倍地提高通信系统的频谱利用率。
两种技术相结合,不仅可以提高数据传输速率,增加系统容量,还可以有效对抗噪声干扰和多径衰落。但是,MIMO-OFDM系统仍为多载波传输系统,其较高的峰值平均功率比(Peak-to-Average-Power Ratio, PAPR)仍然是限制其发展的关键因索。
本文主要研究在采用空时编码的MIMO-OFDM系统中,采用有效的算法降低其PAPR值。首先介绍了MIMO-OFDM系统的基本原理,接着重点分析比较了几种经典的降低峰均比的技术：信号畸变类技术,编码类技术和概率类技术。
本文的主要工作以及创新点包括以下几个方面：(1)分析了适用于多天线系统中的交叉天线旋转取反算法(Cross-Antenna Rotation and Inversion, CARI),为降低其运算量,对两种改进算法进行了研究,而改进算法是以牺牲PAPR性能来换换运算量的降低。本文将改进算法与星座扩展算法(Active Constellation Extension, ACE)相结合,取各算法的优势使系统的PAPR性能得到了较好的改善。
(2)部分传输序列(Partial Transmit Sequence, PTS)算法是改善系统PAPR陛能的有效算法,在多天线系统中,在每根天线上单独使用该算法势必会大量增加运算复杂度,对物理器件的要求高而使其难以得到有效的应用。根据空时编码所带来的信号相关性,在PTS算法的基础上出现了其优化算法即交替PTS算法,
该算法有效的降低了运算量但PAPR的改善效果有所下降。
本文提出了针对PTS优化算法的改进算法,弥补了交替PTS算法中PAPR性能下降的不足,但系统运算量有所增加,两种算法各有利弊,在实际应用时应根据具体情况选择合适的算法。