大规模多用户MIMO-OFDM系统中降低峰均功率比方法研究

摘要

大规模MIMO（Multiple-input Multiple-output）技术在近些年被广泛研究，它能显著提高系统的容量和可靠性。虽然大规模MIMO技术可以较好的处理多径衰落，但对频率选择性衰落，它就显得有些无能为力了。众所周知的是，正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术可以很好的抵抗频率选择性衰落，因此，大规模MIMO技术与OFDM技术相结合形成的大规模MIMO-OFDM通信系统综合了两种技术的优势，具有十分广阔的发展前景。而且，得益于多用户分集，多用户MIMO对于传播信道的抵抗性比点对点MIMO更好。因此，目前的研究热点主要集中在大规模多用户MIMO-OFDM系统。然而，OFDM系统固有的峰均功率比（Peak-to-Average Power Ratio,PAPR）问题也成为了影响大规模多用户MIMO-OFDM系统性能的重要因素。因为单天线OFDM系统是大规模多用户MIMO-OFDM系统的基础，所以本论文先对单天线OFDM系统进行了研究，并提出一种新的降低其PAPR的方法。然后，针对大规模多用户MIMO-OFDM系统提出了一种低复杂度方法来降低系统的PAPR。
　　首先，本文提出了一种信号幅值扩展方法来降低OFDM系统的PAPR。信号幅值扩展方法通过功率限制和幅度限制把降低PAPR的过程建模为一个凸优化问题，然后我们给出了一种定制的内点法对优化问题进行求解。仿真结果表明，所提方法可以用较少的迭代次数取得比有效星座图扩展法更好的降PAPR的性能。
　　然后，我们提出了一种基于多音预留（Tone Reservation，TR）的方法来降低大规模多用户MIMO-OFDM系统的PAPR。这种方法是根据基站天线上OFDM信号PAPR分布不均匀而提出来的，我们把有限的计算能力放在降低PAPR值最大的信号上。仿真结果及对复杂度的分析表明，所提方法能以更低的复杂度降更多的PAPR。

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常用术语或缩略语解释：

1.绪论

1.1研究背景和意义

1.2本文工作安排

2.系统模型

2.1 OFDM系统模型

2.2大规模多用户MIMO-OFDM系统模型

2.3 PAPR的定义

2.4降低PAPR的方法概述

2.5本章小结

3.信号幅值扩展法降低OFDM系统PAPR

3.1 ACE算法简介

3.2信号幅值扩展算法

3.3仿真结果及分析

3.4本章小结

4. 基于TR方法降低大规模多用户MIMO-OFDM系统的PAPR

4.1 TR方法简介

4.2自适应TR算法

4.3仿真结果及分析

4.4复杂度分析

4.5本章小结

5.总结与展望

5.1全文总结

5.2未来工作展望

致谢

参考文献