高動(dòng)態(tài)傳輸環(huán)境下多載波系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)能夠提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜效率，有效對抗多徑效應(yīng)引起的頻率選擇性衰落，被認(rèn)為是一種富有潛力的通信接入技術(shù)而受到了越來越多的關(guān)注，并已經(jīng)應(yīng)用到長期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)計(jì)劃中。
　　在高動(dòng)態(tài)傳輸環(huán)境，豐富的多徑環(huán)境很可能導(dǎo)致循環(huán)前綴(Cyclic Prefix，CP)不足的現(xiàn)象。如果

2、CP不足，殘存的符號間干擾(Inter Symbol Interference，ISI)會極大地影響系統(tǒng)性能；而高速移動(dòng)環(huán)境下，快時(shí)變信道所帶來的子載波間干擾(Inter Carrier Interference，ICI)將使得此時(shí)的信道估計(jì)和信號檢測更加復(fù)雜。因此，有效的消除高動(dòng)態(tài)傳輸環(huán)境中存在的符號間干擾和載波間干擾，對信道估計(jì)和信號檢測非常重要。
　　本文研究了準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境下基于數(shù)據(jù)重疊保留的信道估計(jì)算法；在快時(shí)變信道環(huán)境下的

3、OFDM系統(tǒng)中，利用線性變化的快時(shí)變信道模型，研究了基于迭代符號間干擾消除和數(shù)據(jù)響應(yīng)重構(gòu)的信道估計(jì)和信號檢測方法；在多發(fā)多收OFDM(Multiplex Input and Multiplex Output OFDM，MIMO-OFDM)系統(tǒng)中，研究了消除符號間干擾和重構(gòu)循環(huán)卷積時(shí)的加權(quán)系數(shù)和多天線干擾抑制算法。
　　本文第二章首先研究了準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境下典型的ISI抑制技術(shù)：殘余符號間干擾消除(Residual Inter-Symbo

4、l Interference Cancellation，RISIC)、循環(huán)卷積重構(gòu)(Cyclic Prefix Reconstruction，CPR)、重疊保留(OverLap Save，OLS)和重疊相加(OverLap Add，OLA)技術(shù)。其中，相對RISIC算法，CPR改善了初次檢測的性能，但是將導(dǎo)致一些處理時(shí)延。OLA技術(shù)在重構(gòu)數(shù)據(jù)的圓周卷積時(shí)，會導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)受到噪聲的二次污染，OLS以計(jì)算復(fù)雜度為代價(jià)通過線性卷積結(jié)果完成符號

5、檢測，避免了OLA算法中缺點(diǎn)。相比CPR和RISIC需要采用多次迭代的方法消除殘余的符號間干擾，OLS和OLA不用迭代就能消除符號間干擾和完成OFDM符號檢測。現(xiàn)有文獻(xiàn)較少涉及循環(huán)前綴不足時(shí)的信道估計(jì)問題，本文針對時(shí)域添加塊狀導(dǎo)引的OFDM系統(tǒng)，研究了傳統(tǒng)的最小均方誤差(Least Mean Square，LMS)和導(dǎo)引自相關(guān)的信道估計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于數(shù)據(jù)重疊保留的信道估計(jì)算法，利用導(dǎo)引與信道信息的線性卷積結(jié)果估計(jì)信道信

6、息，避免傳統(tǒng)信道估計(jì)方法中噪聲的二次污染，最后，對該算法的性能和復(fù)雜度進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和分析。
　　本文第三章研究了在快變信道下循環(huán)前綴不足的 OFDM系統(tǒng)的信號檢測算法?，F(xiàn)有文獻(xiàn)指出，當(dāng)歸一化多普勒頻移小于0.2時(shí)，利用線性模型模擬信道狀態(tài)信息的變化。在此基礎(chǔ)上，通過消除符號間干擾和重構(gòu)缺失的CP的數(shù)據(jù)響應(yīng)，利用接收的頻域響應(yīng)信號的期望信號分量和ICI分量分別估計(jì)信道參數(shù)：信道增益均值和斜率，然后迭代消除殘余ISI和ICI，提高估

7、計(jì)性能；同時(shí)，本章研究了分別利用單段導(dǎo)引和相鄰兩段導(dǎo)引估計(jì)的信道信息完成OFDM符號檢測的方法。相比僅利用單段導(dǎo)引估計(jì)的信道參數(shù)，采用相鄰兩段導(dǎo)引估計(jì)的信道信息能夠更好的跟蹤信道變化，消除ISI并完成數(shù)據(jù)重構(gòu)，提高OFDM符號檢測性能。
　　本文第四章研究了MIMO-OFDM系統(tǒng)中的ISI抑制算法。針對循環(huán)前綴不足的多天線環(huán)境，不僅需要消除多天線間干擾，還要消除符號間干擾?；诟蓴_信號功率最小準(zhǔn)則，推導(dǎo)了初次重構(gòu)數(shù)據(jù)響應(yīng)的加權(quán)系數(shù)