無線OFDM與MIMO系統(tǒng)中的信道縮短均衡器研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，未來無線通信要求有更快的數(shù)據(jù)傳輸速率、更高的頻譜利用率和更高的通信質(zhì)量。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有高頻譜效率和較強(qiáng)的抗多徑干擾能力，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以在不增加額外發(fā)射功率的前提下極大地提高通信系統(tǒng)的頻譜效率和通信鏈路的可靠性，它們已成為未來無線移動(dòng)通信(如LTE、4G、UWB等)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 在OFDM通信系統(tǒng)中，通常將循環(huán)前綴(CP)插入到OFDM符號(hào)之前作為保護(hù)間隔以消除無線

2、多徑衰落信道造成的載波間干擾(ICI)和符號(hào)間干擾(ISI)，為了最大限度地消除ISI和ICI，一般要求CP長度大于信道沖激響應(yīng)長度。由于無線信道的復(fù)雜性，在很多情況下，信道時(shí)延擴(kuò)展很長而導(dǎo)致系統(tǒng)CP的長度不足，因此需要引入信道縮短均衡器(CSE)來縮短信道時(shí)延擴(kuò)展長度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)使用更短的CP來消除ISI和ICI，降低由CP所造成的帶寬和功率的損失?，F(xiàn)有的信道縮短均衡算法(如MMSE算法、MSSNR算法、MGSNR算法、MBR算法及Mi

3、n-ISI算法等等)都定義了一個(gè)時(shí)延為△，長度為v+1的能量窗，其最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值都是在遍歷最佳時(shí)延后得到的，通常最佳時(shí)延大于零。本文通過理論與仿真證明了，對(duì)于實(shí)際的無線OFDM系統(tǒng)而言，最佳時(shí)延應(yīng)為0。常規(guī)信道縮短均衡器中遍歷最佳時(shí)延的操作不僅增加了算法的復(fù)雜度，而且還導(dǎo)致無法徹底去除ISI，降低了系統(tǒng)的性能。
　　 目前，信道縮短均衡器的設(shè)計(jì)與算法大多是針對(duì)有線通信系統(tǒng)(如DSL，DMT)的信道特性提出的，其信道模型是零極點(diǎn)的

4、系統(tǒng)模型，信道縮短均衡算法需要對(duì)系統(tǒng)的零點(diǎn)和極點(diǎn)都進(jìn)行優(yōu)化處理；即使是針對(duì)無線通信系統(tǒng)提出的MBER算法也并未考慮無線通信系統(tǒng)的信道特性。針對(duì)實(shí)際無線信道的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于零點(diǎn)消除的無線OFDM信道縮短均衡器，該接收均衡器利用零點(diǎn)消除的方式有效地縮短信道時(shí)延擴(kuò)展長度，并采用反饋濾波器的形式來實(shí)現(xiàn)無限沖激響應(yīng)濾波器。該方案不僅降低了信道縮短均衡器算法的復(fù)雜度，而且也大大簡化了無線OFDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案和算法的有

5、效性。
　　 在時(shí)分雙工(TDD)無線通信中，上行鏈路和下行鏈路采用相同的載頻，當(dāng)移動(dòng)終端的速度不大時(shí)可以采用上行鏈路的信道估計(jì)參數(shù)，對(duì)下行的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)均衡處理。預(yù)均衡技術(shù)不但可以使OFDM系統(tǒng)更靈活有效地選擇調(diào)整下行鏈路系統(tǒng)參數(shù)(如帶寬、子載波分配等)，而且可以大大簡化移動(dòng)終端接收機(jī)的設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)了一種簡單的發(fā)射機(jī)信道縮短預(yù)均衡器，并分析了預(yù)均衡器的性能。理論和仿真結(jié)果表明，由于沒有接收機(jī)端的噪聲增強(qiáng)效應(yīng)，發(fā)射機(jī)預(yù)均衡器的性

6、能要優(yōu)于接收機(jī)均衡器。
　　 MIMO技術(shù)通過在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端同時(shí)配置多根天線，可以在不增加額外發(fā)射功率和帶寬的前提下極大地提高通信系統(tǒng)的頻譜效率和通信鏈路的可靠性。MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)的結(jié)合可以克服頻率選擇性衰落、增加系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率，是未來無線通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)。MIMO-OFDM系統(tǒng)中利用CP來消除OFDM系統(tǒng)的ISI和ICI，但CP過長會(huì)降低數(shù)據(jù)傳輸速率，增加系統(tǒng)復(fù)雜度。因此在ISI嚴(yán)重的MIMO