無線MIMO系統(tǒng)中載波頻偏估計和定向干擾抑制的研究.pdf

1、隨著無線通信技術發(fā)展和新業(yè)務的不斷出現(xiàn)，無線資源的使用日趨緊張。如何利用有限的頻譜資源獲得更高的頻譜效率是無線通信中的一項重要任務。MIMO(MultipleInputMultipleOutput)無線通信系統(tǒng)，在收、發(fā)端均采用多天線，它在提高系統(tǒng)容量和對抗衰落方面是非常得有效的。 MIMO系統(tǒng)的正常工作需要有同步的支持。為了更好的保證收發(fā)載波同步，收發(fā)端可分別采用相同的載波，但是收發(fā)載波不能保證完全一致，在出現(xiàn)收發(fā)載波頻偏的情

2、況下，MIMO系統(tǒng)性能將迅速下降，因而準確的頻偏估計對于MIMO系統(tǒng)性能的保證具有非常重要的作用。在實際的應用環(huán)境中，MIMO系統(tǒng)還將受到干擾的影響。特別是在軍用場合，MIMO系統(tǒng)可能接收到來自某個方向上過來的強定向干擾，其通信可能被堵塞，這種情況下有必要采用相應的定向干擾抑制處理來保證MIMO系統(tǒng)正常的通信。 本論文首先對MIMO系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)容量和空時編碼進行了概述；然后主要研究MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計以及定向干擾抑

3、制。分析了MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計，研究擴大MIMO系統(tǒng)頻偏估計范圍的方法；研究時變衰落信道中的載波頻偏估計；分析研究MIMO系統(tǒng)中的定向干擾抑制；并研究了空間定向干擾情況下的MIMO系統(tǒng)載波頻偏估計；最后還給出了MIMO系統(tǒng)仿真實驗研究和分析，主要內(nèi)容為： 一、MIMO系統(tǒng)概述。對MIMO系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)容量和空時編碼進行了簡要概述。 二、研究MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計。首先研究了MIMO系統(tǒng)中載波頻偏估計的最

4、大似然估計以及次優(yōu)閉式估計；最大似然頻偏估計的計算量很大，而閉式頻偏估計運算量小但支持的頻偏范圍有限。對于周期正交訓練序列情況，基于一定的理論分析，推導出了一種遞推的載波頻偏估計方法，它可以擴大頻偏范圍。而對于任意訓練序列情況，提出了一種校正的遞推頻偏估計，使得頻偏范圍得到進一步的擴大。 三、研究時變衰落信道中的載波頻偏估計。在時變衰落信道中，載波頻偏估計是通過聯(lián)合估計信道相關統(tǒng)計特性而實現(xiàn)的。利用信道統(tǒng)計相關為實值的特性，提出

5、了一種改進的頻偏估計方法，與普通方法相比，它可提高時變衰落信道中載波頻偏估計的均方誤差性能。 四、研究MIMO系統(tǒng)的定向干擾抑制。首先分析了MIMO系統(tǒng)中定向干擾情況的應用背景并建立了定向干擾條件下MIMO系統(tǒng)信號模型；然后分析了陣列天線中的干擾抑制技術，提出了一種陣列天線中基于波束空間分解的變維遞推干擾抑制算法，與原有算法相比，在干擾數(shù)少的情況下計算量數(shù)量級可由O(M2·L)降至O(M·L3/2)；接著研究了一種基于最大似然的

6、MIMO系統(tǒng)定向干擾抑制算法并給出了簡化算法；最后研究了一種基于數(shù)字波束形成的MIMO系統(tǒng)定向干擾抑制，并通過仿真驗證了該方法可以有效的抑制干擾。 五、研究空間定向干擾情況下的MIMO系統(tǒng)載波頻偏估計。針對MIMO系統(tǒng)中存在空間定向干擾的情況，詳細推導出了定向干擾情況下MIMO系統(tǒng)載波頻偏的最大似然估計；由于定向干擾的空間相關特性的存在，使得尋求載波頻偏估計閉式解變得很復雜和困難，針對此提出了一種迭代頻偏估計方法，首先將定向干擾