OFDM系統(tǒng)中子載波間干擾的產(chǎn)生因素及消除研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技術(shù)作為一項(xiàng)多載波調(diào)制(Multi—CarrierModulation，MCM)技術(shù)，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其最重要的優(yōu)點(diǎn)是相比傳統(tǒng)的頻分復(fù)用技術(shù)具有更高的頻譜利用率。這得益于它利用了子載波之間的正交性，使得不同子載波信號(hào)在頻譜上相互重疊，卻不影響它們各自的接收。但是，這一優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也給OFDM技術(shù)埋下了一個(gè)隱患，即子載波間干擾(

2、Inter—CarrierInterference，ICI)。隨著通信要求的不斷提高，OFDM系統(tǒng)逐漸向子載波數(shù)更多，載波頻率更高，移動(dòng)速度更快的方向發(fā)展。這將導(dǎo)致子載波間隔更窄，ICI的程度更嚴(yán)重。此時(shí)，OFDM系統(tǒng)的正交性變得十分脆弱，ICI的影響將不可忽視。 本文以無線移動(dòng)環(huán)境下的OFDM系統(tǒng)為對(duì)象，圍繞ICI的消除進(jìn)行研究。主要內(nèi)容分別涉及ICI自消除，時(shí)變信道估計(jì)，系統(tǒng)均衡和多成因ICI的聯(lián)合消除等方面。具體而言，主要

3、有以下七個(gè)方面的工作和創(chuàng)新點(diǎn)： (1)指出目前存在的基于多項(xiàng)式的ICI自消除編碼方法并非最優(yōu)且編碼效率缺乏靈活性，提出了基于生成矩陣的可變編碼效率的ICI自消除編碼方法，并且，在編碼效率給定的情況下，通過搜索算法設(shè)計(jì)出達(dá)到ICI消除效果最優(yōu)的生成矩陣。 (2)提出在OFDM系統(tǒng)中的脈沖成形技術(shù)應(yīng)該遵從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：ICI抑制效果和帶外功率泄漏。并在滾降系數(shù)給定的情況下，給出了最佳脈沖波形的模型，以此設(shè)計(jì)出了在減少帶外功率泄露

4、和抑制ICI干擾兩方面均具有很好表現(xiàn)的脈沖波形。 (3)提出了基于粒子濾波的時(shí)變信道估計(jì)方法。首先，利用相鄰OFDM符號(hào)周期內(nèi)中間時(shí)刻的信道沖擊響應(yīng)進(jìn)行自回歸(Auto—Regressive，AR)建模，并在導(dǎo)頻符號(hào)輔助情況下，建立起狀態(tài)空間模型。通過對(duì)ICI干擾的統(tǒng)計(jì)分析，指出其不符合高斯分布。于是，采用粒子濾波對(duì)線性非高斯的狀態(tài)空間模型進(jìn)行信道估計(jì)。最后，利用三次樣條插值逼近出完整的時(shí)變信道。 (4)將ICI自消除的

5、原理應(yīng)用在了改善時(shí)變信道估計(jì)性能上。首先，指出BEM建模下基于導(dǎo)頻符號(hào)輔助信道估計(jì)所存在的問題，即相鄰非導(dǎo)頻符號(hào)產(chǎn)生的ICI干擾，降低了估計(jì)的準(zhǔn)確度。然后，分析發(fā)現(xiàn)子載波所產(chǎn)生的ICI系數(shù)具有漸變特性。于是，提出在接收端采用ICI自消除操作以減小ICI項(xiàng)，提高估計(jì)效果。 (5)提出了OFDM系統(tǒng)中基于疊加訓(xùn)練(SuperimposedTraining)序列的時(shí)變信道估計(jì)方法。疊加序列具有不占用頻譜資源的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于疊加序列方

6、法利用了一階統(tǒng)計(jì)量，則要求被估計(jì)值必須恒定，而單純的時(shí)變信道是不可能滿足這一要求的。所以，利用BEM建模將一個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)的時(shí)變信道轉(zhuǎn)化為恒定的BEM基系數(shù)，便可以實(shí)現(xiàn)利用疊加序列估計(jì)時(shí)變信道。 (6)在復(fù)指數(shù)BEM(CE—BEM)信道建模的基礎(chǔ)上，提出了低復(fù)雜度的判決反饋均衡器(DecisionFeedbackEqualizer，DFE)。該均衡器利用估計(jì)得到的CE—BEM基系數(shù)直接構(gòu)造DFE，從而避免了恢復(fù)時(shí)變信道的運(yùn)