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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统具有良好的抗信道衰落能力和频谱利用率,从而受到越来越多的关注。但是,由于OFDM系统子信道在信号域上的统计独立性,其叠加形成的时域信号波形近似于高斯分布,以至于系统可能会产生较高峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)信号。而高的PAPR,不仅会降低射频放大器的效率,而且在放大器线性度一定的条件下,会造成信号的非线性失真,给解调带来困难。所以,在OFDM系统应用中,如何降低PAPR是一个重要的问题。而在引入多天线的MIMO-OFDM系统中,也必须考虑如何降低PAPR。
本文首先讨论了单天线OFDM系统中的概率类PAPR抑制算法,主要分析比较选择性映射(Selecting Mapping,SLM)算法和子载波预留(Tone Reservation, TR)算法,并提出一种新的算法——最大值抵消(Peak-Value Cancellation,PVC)算法。在OFDM系统中,在有效数据的前后会预留部分子载波作为保护间隔,新算法就是通过在这些子载波上插入可以抵消OFDM符号时域最大值的数据,从而降低系统的PAPR。该算法具有算法复杂度低、接收端解PAPR过程简单等优点,经仿真证明,在子载波数较少的情况下,该算法具有良好的PAPR抑制效果,并且对系统误码率几乎没有影响,这正是本算法的一个重要特点。
其次,本文讨论了MIMO-OFDM系统中的PAPR抑制算法。除了考虑将OFDM系统中原有的算法引入MIM0.OFDM系统中之外,还针对多天线特性,给出一些能充分利用多天线自由度的算法,如天线旋转取反(Cross-Antenna Rotation and Inversion,CARI)算法,并提出了天线间轮转换位(Cross-Antenna Cyclic Permutation,CACP)算法。天线间轮转换位(CACP)算法先将各发送天线上的数据分块,并通过改变数据块的位置产生多个新序列,从中选取PAPR符合要求的序列。由于最优CACP算法复杂度过高,提出两种次优算法——顺序CACP(SCACP)和随机CACP(RCACP)算法。次优算法虽然会略微损失PAPR降低效果,但可以大大减小算法复杂度。