OFDM系统中的非线性失真问题研究.pdf

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1、中国科学技术大学博士学位论OFDM系统中的非线-性失真问题研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：李占亚通信与信息系统王卫东教授二O一二年五月文删㈣㈣nil㈣Y21261§芎UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfor，doctor’SdegreeResearchesonNonlinearDistortionProbleminthe0FDMSystemAuthor’SName：ZhanyaLiSpeciality：Communication&Informati

2、onSystemSupervisor：。Prof．WeidongWangFinishedtime：May,2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：衄签字目期：劢i∑厶：＆中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权

3、按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。琶厶开口保密(——年)作者签名：拯签字日期：仞显!占13导师签名：讼曼、签字日期：弘。≥。厶：墨摘要由于可以将复杂时域均衡器转换为简单易实现的频域均衡器(FrequencyDomainEqualizer，FDE)，正交频分复用(0rthogonalFr

4、equencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术被广泛应用在高速宽带通信系统中。但OFDM技术具有高峰均比(Peak．to．AverageRatio，PAR)缺点，并且需要使用高速高精度模数转换器(Analog．to．DigitalConverter，ADC)，因而会降低功率放大器(PowerAmplifier，PA)的放大效率并增大模数转换器的功耗。使用软包络限幅器和低位宽模数转换器已经被证明可以有效地解决这个问题。但是此时会在发送端引入软包络限幅器(SoftLimiter，SL)失真(简称限幅失真)，在

5、接收端引入均匀对称量化器(UniformSymmetricQuantizer，USQ)失真(简称量化失真)。本文针对限幅失真和量化失真进行研究，概述了限幅失真和量化失真的研究现状。从中可以看到，当前的研究工作仅仅局限于非线性失真本身，而没有从系统端到端链路的角度开展。因而，本文从系统端到端链路的角度，围绕非线性失真OFDM系统性能增强和优化这个主题，提出了一套系统性能增强和优化理论，可以为OFDM系统的分析和设计提供理论指导。首先，给出了能够表征非线性失真OFDM系统性能的信号失真噪声比(Signal-to。Distortion

6、andNoiseRatio，SDNR)定义，提出了可以评估迭代译码算法(IterativeDecodingAlgorithm，IDA)误比特率(Bit．Error．Rate，BER)性能的近似表达式，克服了以往必须使用软件仿真才能得到的缺陷，仿真结果也证明了该近似表达式的合理性。由于迭代译码算法的缺点是需要使用额外的频谱来传递限幅比(ClippingRatio，CR)参数，因而提出了一种基于导频子载波BER的限幅比估计算法。该算法将限幅比估计问题转换为一个单调函数求根问题，可以使用二分法快速求解。仿真结果证明了该算法的准确性。其

7、次，得到了达到量化OFDM系统最大信道容量的均匀对称量化器的最优量化间隔，并解释了最优量化间隔的物理意义。基于该具有最优量化间隔的均匀对称量化器，提出了一种基于发送端子载波预留(SubcarrierReservation，SR)的量化失真抑制算法，并使用量化失真信号的频域模型得到了信道容量损失和BER增益的关系。仿真结果证明了提出算法的有效性和量化失真信号频域模型的准确性。摘要最后，j4-以上研究结果推广到同时含有发送端限幅失真的量化OFDM系统中。给出了限幅量化OFDM系统的信道容量，它是关于发送端限幅比和接收端量化间隔的二元

8、函数。通过选择优化目标为峰均比增益和信道容量，使用遗传多目标优化算法得到了它们的帕累托前沿面(ParetoFront，PF)。关键词：OFDM限幅器失真量化器失真限幅比估计迭代译码算法失真抑制最优量化间隔IIAbstractOrthogonalfrequency