時變信道OFDM關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于具有頻率利用率高、實現(xiàn)容易以及接收機結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，正交頻分復(fù)用(Orthorgonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)在寬帶無線通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。作為一種多載波調(diào)制技術(shù)，OFDM通過將頻率選擇性多徑衰落信道轉(zhuǎn)換為平坦衰落信道，可以有效對抗多徑衰落效應(yīng)，因而成為了第四代移動通信系統(tǒng)(4G)頗具競爭力的候選方案。
　　 未來無線OFDM通信系統(tǒng)的載波頻率更高，用戶移動速度更

2、快，載波數(shù)量更大，導(dǎo)致信道時變特性更加明顯。信道的快速變化導(dǎo)致了OFDM系統(tǒng)子載波間正交性遭到破壞，產(chǎn)生了子載波間干擾(ICD。本論文以無線時變信道下的OFDM系統(tǒng)為研究對象，重點研究了OFDM系統(tǒng)時變信道估計、信道變化引起的ICI分析與消除以及時變信道中的OFDM均衡等技術(shù)。主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　 1)分析了無線衰落信道特性，詳細(xì)討論了移動無線信道的各種傳播特性，重點是小尺度衰落。同時，也討論了基于Jakes模型的頻率選擇

3、性衰落信道的仿真模型。
　　 2)針對OFDM系統(tǒng)中的信道估計問題，分析了慢時變信道和快時變信道中OFDM系統(tǒng)傳輸?shù)幕鶐?shù)學(xué)模型。對于慢時變信道(歸一化多普勒頻移小于0.1)，我們提出了一種基于分段線性模型的迭代信道估計算法。該算法對時變信道進行線性建模，然后通過估計線性模型的斜率和參考點來獲得所有的待估信道響應(yīng)，接著將獲得信道響應(yīng)作為迭代初值送入迭代算法消除接收信號中的ICI，獲得無ICI的接收信號來重新估計信道響應(yīng)。對于快時

4、變信道(歸一化多普勒頻移大于0.1)，我們提出了一種基于基擴展模型的迭代信道估計算法。與慢時變信道估計方法類似，該方法也是對時變信道建模，然后通過估計模型參數(shù)得到信道響應(yīng)。接著，我們采用一種類似串行干擾消除的方法來迭代消除ICI，重新估計信道響應(yīng)，獲得更為精確地符號估計。為了減少待估系數(shù)，我們還提出了一種基于AR模型和Kalman濾波的迭代時變信道估計算法。在該算法中，首先用多項式近似表示一個OFDM符號中的信道復(fù)增益，而后構(gòu)造基于Ja

5、kes模型的多項式系數(shù)AR模型，并應(yīng)用Kalman濾波估計多項式系數(shù)，從而得到信道矩陣。
　　 3)OFDM的一個主要問題就是其對頻偏比較敏感。我們重點研究了由于信道時變特性導(dǎo)致的ICI問題，推導(dǎo)了系統(tǒng)的信干比，提出了兩種不同的低復(fù)雜度ICI迭代消除方法。計算機仿真表明，提出的干擾消除方法均可比傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)獲得較大的性能增益，且同時保持低復(fù)雜度。
　　 4)已有的均衡算法要么是需要矩陣求逆導(dǎo)致復(fù)雜度太高，要么是以犧