本文關鍵詞：寬帶OFDM系統(tǒng)中降PAPR技術研究與FPGA實現(xiàn)

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【摘要】：正交頻分復用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術,利用子載波之間的正交性達到提高數(shù)據(jù)傳輸碼率的目的,不僅能有效地抵抗多徑衰落和多普勒頻移,而且大大提高了頻譜的利用率。但其致命的缺點是具有高峰均功率比,且隨信號帶寬的增加而增加。高峰值信號在經(jīng)過非線性部件和信道時,會產(chǎn)生帶內(nèi)失真和頻譜擴展。因此,在實際應用中須采取功率回退,功率的回退降低了功率放大器的效率。峰均功率比抑制技術能夠有效地降低峰值信號的幅值,是提高射頻功率放大器效率的有效途徑之一。本文主要圍繞最具實際應用價值的峰值脈沖抵消削峰(Peak Cancellation Crest Factor Reduction,PC-CFR)算法進行分析、設計與FPGA實現(xiàn)。首先,從OFDM系統(tǒng)的基本原理出發(fā),分析了高峰均功率比存在的原因,及其對通信系統(tǒng)性能的影響。然后,詳細地闡述了PC-CFR算法的工作原理,并在MATLAB中完成了編程設計與實現(xiàn),分析了PC-CFR算法在不同參數(shù)下的削峰處理效果,確定了峰值檢測算法、原型對消脈沖的參數(shù)以及迭代次數(shù),解決了峰值檢測算法中峰值位置指示延時不固定的問題。最后,在硬件邏輯設計中,采用“自頂向下”的層次化設計思路,對PC-CFR算法的具體實現(xiàn)按功能的不同進行模塊劃分,規(guī)定各模塊之間的接口定義,并在System Generator中完成各模塊的硬件邏輯設計與RTL級仿真驗證,在Xilinx的ML605評估板中完成了FPGA的硬件調(diào)試與驗證。經(jīng)過仿真測試與FPGA的驗證,對于帶寬為20 MHz、QAM16調(diào)制的LTE信號,在EVM惡化小于7%的情況下,信號的峰均功率比能降低約3.39 d B,而整個硬件設計的動態(tài)功耗為275 m W,能有效地提高發(fā)射機的效率,降低能耗及運營成本,具有極高的應用價值。
【關鍵詞】：正交頻分復用 峰均功率比 峰值脈沖抵消削峰算法 FPGA System Generator
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-16
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文的內(nèi)容和結構15-16
• 第2章 OFDM系統(tǒng)與峰均比抑制技術簡述16-23
• 2.1 OFDM系統(tǒng)的基本原理16-17
• 2.2 OFDM系統(tǒng)的峰均比問題17-20
• 2.2.1 相關技術指標的定義18-19
• 2.2.2 高峰均比對OFDM系統(tǒng)的影響19-20
• 2.3 峰均功率比抑制技術20-22
• 2.3.1 限幅濾波技術20-21
• 2.3.2 峰值加窗技術21
• 2.3.3 噪聲成型技術21-22
• 2.3.4 峰值脈沖抵消技術22
• 2.4 本章小結22-23
• 第3章 PC-CFR算法的MATLAB仿真與性能分析23-32
• 3.1 PC-CFR算法原理簡述23-25
• 3.2 峰值檢測方案的選擇25-27
• 3.3 原型對消脈沖濾波系數(shù)的選擇27-31
• 3.4 本章小結31-32
• 第4章 PC-CFR算法的FPGA硬件設計與實現(xiàn)32-53
• 4.1 開發(fā)平臺與開發(fā)環(huán)境簡述32-34
• 4.2 PC-CFR算法的FPGA設計與實現(xiàn)34-52
• 4.2.1 CORDIC模塊的設計36-41
• 4.2.2 峰值檢測模塊的設計41-44
• 4.2.3 縮放因子生成模塊的設計44-46
• 4.2.4 分配器模塊的設計46-49
• 4.2.5 對消脈沖生成模塊的設計49-51
• 4.2.6 數(shù)據(jù)鏈路延時匹配模塊設計51
• 4.2.7 削峰處理模塊的設計51-52
• 4.3 本章小結52-53
• 第5章 PC-CFR算法FPGA設計仿真與性能評估53-65
• 5.1 硬件實現(xiàn)的RTL級仿真53-60
• 5.1.1 硬件設計外部接口聲明53-55
• 5.1.2 仿真結果驗證55-60
• 5.2 硬件資源消耗60-61
• 5.3 峰均比抑制效果61-64
• 5.4 本章小結64-65
• 第6章 總結與展望65-67
• 6.1 工作總結65
• 6.2 工作展望65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文71-72
• 附錄B 部分仿真程序72-74

【參考文獻】

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本文編號：556377