导　　师： 叶梧

学科专业： H1001

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 基于正交频分复用(ofdm)的多载波传输技术具有良好的抗噪声和抗多径干扰的能力，并且频谱利用率高，因而被认为是第四代移动通信系统(4g)的关键技术之一。为了节约能源，提高功率效率，减小邻信道间的干扰，在移动通信系统中需要对功率的使用进行优化。同时，军事通信中的保密要求也不允许信号功率过高，需要研究降低信号功率的技术。 在ofdm系统中采用自适应调制传输技术能够有效地提高频谱利用率和降低系统发射功率，从而优化系统的性能。ofdm系统高峰均比问题的存在，使其对功率放大器的线性化有更高的要求，需要采取措施降低ofdm系统的峰均比。本文在对国内外近二十年来有关ofdm技术的发展进行回顾和总结的基础上，对ofdm系统中的功率优化问题进行了探讨，其中包括自适应传输技术，高功率放大器的线性化技术，以及降低ofdm系统信号峰均比技术等，针对存在问题提出一系列解决思路及方案。具体研究内容与创新成果如下： 1．在传输速率固定的前提下，对比特和功率动态分配的最优化问题进行了深入分析，提出了一种使系统发射功率最小化的自适应比特和功率分配算法。对无限信息粒度的最优化问题进行了分析，确定了最小功率的下界。在此基础上对整数比特(有限信息粒度)的最优化问题进行求解，得到了一种比特和功率分配算法。仿真结果表明，与传统的等比特分配方案相比，该算法能够有效地降低系统所需发射功率。 2．在多用户ofdm系统中进行资源分配是一个非常复杂的非线性问题，直接进行求解非常困难。通常解决分配问题的方法是先进行子载波的分配，然后再对各用户分别使用单用户分配算法。在假设系统可传输的比特具有无限信息粒度的前提下，对最优化问题进行分析后，提出一种子载波分配算法，算法不需要预知最终分配给各用户的子载波数。在分配过程中以减小每个用户所需功率可达到的最小值为准则进行子载波的分配。与其他算法相比较，该算法能在更大程度上降低系统所需的总发射功率。 3．为了更加有效地在无线网络中进行资源分配，提出了一种新的基于等效带宽的跨层资源分配方案。该方案将数据链路层的qos信息和物理层的信道信息结合起来，根据这些跨层信息进行资源分配。分配过程包括分组调度过程和子载波与功率分配过程。在调度过程中，为了满足多种用户qos要求，引入了“等效带宽”的概念，以用户等效带宽和信道增益为依据在数据链路层进行分组调度；在物理层的子载波和功率分配过程中，以调度后的用户数据速率和信道增益为依据进行分配。由仿真结果可见，该分配方案能够有效地降低系统的发射功率。 4．预失真技术是常见的提高功率放大器线性度的方法。为了提高放大器的线性度，提出了一种利用模糊模型进行ofdm系统数字预失真器设计的方案。该方案由sugeno模糊模型自适应跟踪高功率放大器的非线性特性，在一个离线过程中设计模糊预失真器，采用自适应算法调节模糊预失真器的参数。同时，在自适应过程中，将信号的幅度和相位分开后再分别进行处理，避免了繁杂的复数运算。仿真结果表明该方案收敛速度快，系统稳定，补偿效果好。 5．降低信号峰均比能从根本上解决ofdm系统高峰均比给功率放大器带来的效率低下的问题。本文提出了一种基于门限的改进压扩方案。在这一方案中，通过在发射端设置幅度门限，对幅度高于门限值的发射信号利用对数函数进行压缩，从而降低峰均比。在接收端引入一个简单的判决过程，将被压缩信号识别出来，然后进行扩展恢复为发射端原始信号。这种方案在并未大幅度增加系统复杂度的基础上获得了系统峰均比性能的改善。

关 键 词： 正交频分复用 功率优化 自适应分配 线性化 峰均比

分 类 号： [TN911]

领　　域： [电子电信] [电子电信]