下一代无线局域网(WLAN)系统中峰均比抑制技术的研究

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近年来,无线局域网(WLAN)普遍使用在移动电话、笔记本电脑、医疗设备等无线电通信设备中,此外,WLAN网络建立于个人住宅、办公室、商店、酒店等各类场所,WLAN在我们生活与工作中变得不可或缺。然而,OFDM作为WLAN系统主要的传输技术,如何抑制其峰均比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)一直都是重要的研究问题。IEEE 802.11 ax中将OFDM符号4倍扩展,子载波数目的激增使得新系统的PAPR问题十分严峻,信号PAPR高成为新标准研究中的一大难题,寻找有效的方法降低802.11 ax中的PAPR势在必行。本文的工作可概括为:第一,对OFDM出现高PAPR的原因进行研究,讨论系统载波数目、过采样等因子对峰均比的影响,研究高峰均比对系统误码性能的影响,为研究抑制峰均比提供理论依据。此外,本文对各类PAPR抑制技术进行研究和仿真分析,结合新WLAN系统,研究了各类技术在新WLAN系统下的应用,为找到适用的方案提供技术支撑。第二,研究了一种基于PTS (Partial Transmit Sequences)技术的新WLAN下行PAPR抑制方案。本方案主要做了以下几点工作:1)研究了一种基于WLAN信道绑定技术进行PTS连续分段的策略,在有效抑制PAPR的同时,保证子信道内的信号传输不受分段的影响;2)基于IEEE 802.11ac协议,确定旋转相位集的取值集合为{1,-1,j,-j},该取值集合保证了系统的兼容性,且易于实现;3)研究了一种最优相位因子搜索的简化算法,该算法能够取得较好的PAPR性能,同时节省大量计算;4)提出利用Left-over Tones传输最优相位因子,解决了传输副信息占用数据子载波的难题。经过大量的仿真验证,该方案有效解决了下行峰均比的问题。第三,研究了一种基于TR (Tone Reservation)技术的新WLAN上行PAPR抑制方案。1)本方案提出使用物理层资源划分下的Left-over Tones作为预留子载波,文中制定了一套完整的Left-over Tones多用户分配策略,使得各个子信道下的用户都能获得专门的子载波抑制PAPR;2)本方案将预留信息固定在一个取值集合,将求解预留信息的复杂问题简化成为在固定解集合内求最优问题;3)本方案研究了两种搜索最优预留信息的算法,GA算法与最小值比较算法,前者能够在PAPR’性能与计算量之间自由调节,后者节省了大量计算。经过仿真验证,该方案能够使上行多用户数据的PAPR性能达到门限要求。
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