OFDM系統(tǒng)非協(xié)作接收關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸系統(tǒng)，以其可對(duì)抗頻率選擇性衰落，高頻譜利用率等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。其協(xié)作通信中相關(guān)問題的研究，一直是近幾年國際上研究的熱點(diǎn)。但是，對(duì)其非協(xié)作接收的報(bào)道甚少。從國家信息安全角度出發(fā)，對(duì)OFDM信號(hào)進(jìn)行非協(xié)作接收的研究，意義重大。本文研究OFDM信號(hào)非協(xié)作接收中的關(guān)鍵技術(shù)，在以下五個(gè)方面取得了成果和創(chuàng)新： (1)建立了OFDM信號(hào)的非協(xié)作數(shù)學(xué)模型。在分析OFDM信號(hào)非協(xié)作接收的特殊性基礎(chǔ)上，提出了OFDM

2、系統(tǒng)非協(xié)作接收的框架，指出OFDM非協(xié)作接收需要解決三個(gè)關(guān)鍵問題，即調(diào)制方式識(shí)別、參數(shù)估計(jì)和同步技術(shù)。 (2)提出了OFDM信號(hào)的調(diào)制方式盲識(shí)別算法，具體分為帶通識(shí)別和基帶識(shí)別兩個(gè)步驟。在帶通識(shí)別部分，利用正態(tài)測(cè)試，區(qū)分多載波信號(hào)和單載波信號(hào)；在基帶識(shí)別部分，結(jié)合OFDM系統(tǒng)的等效標(biāo)量模型，利用信息符號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，識(shí)別子載波上的調(diào)制方式。用Monte-Carlo方法，仿真測(cè)試了算法在多徑和AWGN信道中的識(shí)別性能。結(jié)果顯示，本算

3、法不需要任何先驗(yàn)信息，在低信噪比條件下可靠有效。 (3)根據(jù)IDFT輸出后脈沖成型的理論模型，證明OFDM信號(hào)是無條件循環(huán)平穩(wěn)的，沒有文獻(xiàn)[34]提出的限制。文獻(xiàn)[34]根據(jù)用濾波器組實(shí)現(xiàn)子載波分別脈沖成型的理論模型，得出有條件循環(huán)平穩(wěn)的結(jié)論，即必須有循環(huán)前綴、或子載波加權(quán)或非矩形脈沖成型。而實(shí)際中，本文所用的模型是被眾多方案所采用的模型。在此基礎(chǔ)上，還推導(dǎo)了帶通OFDM信號(hào)的譜相關(guān)密度函數(shù)，在推導(dǎo)過程中，提出了一種譜相關(guān)密度函

4、數(shù)推導(dǎo)方法，過程簡潔，結(jié)果直觀。并用MPSK信號(hào)加以驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果顯示，根據(jù)新方法得到的MPSK信號(hào)譜相關(guān)密度函數(shù)，與經(jīng)典文獻(xiàn)一致，且得到計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果的支持。 (4)基于OFDM信號(hào)的二階循環(huán)平穩(wěn)特性，提出了兩種盲算法，對(duì)碼片時(shí)寬、載頻進(jìn)行估計(jì)。它們分別是基于循環(huán)譜的載頻和碼片時(shí)寬聯(lián)合估計(jì)算法，以及基于循環(huán)自相關(guān)的碼片時(shí)寬估計(jì)算法。這兩種算法不僅不需要先驗(yàn)參數(shù)信息，而且由于采用了非零循環(huán)頻率進(jìn)行估計(jì)，避免或減小了平穩(wěn)噪聲和干擾

5、的影響，適用于低信噪比情況。文中還對(duì)參數(shù)估計(jì)方法的性能作了分析，推導(dǎo)了載頻和碼片時(shí)寬聯(lián)合估計(jì)的Cramér-Rao限。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，在采集時(shí)間足夠長時(shí)，算法在AWGN信道和多徑信道下，輸入信噪比為0dB甚至負(fù)信噪時(shí)，仍能達(dá)到較好的估計(jì)精度。因此，算法適合于惡劣通信條件下的信號(hào)偵察。 (5)在DSP處理器上，實(shí)現(xiàn)了基于循環(huán)譜的OFDM信號(hào)盲碼片時(shí)寬估計(jì)。盡管信號(hào)的二階循環(huán)平穩(wěn)特性，是信號(hào)盲處理的有效工具，但是因?yàn)樗惴ㄓ?jì)算量比