典型干擾環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency-division Multiplexing,OFDM）技術(shù)能有效對(duì)抗信道的頻率選擇性衰落，具有較高的頻譜利用率，通過添加循環(huán)前綴（Cyclic Prefix,CP）消除符號(hào)間干擾等一些優(yōu)點(diǎn)正成為現(xiàn)在乃至未來移動(dòng)通信中一種不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。然而，該技術(shù)在干擾環(huán)境下也面臨一些挑戰(zhàn)，其中就包括干擾抑制和信道估計(jì)問題。
　　對(duì)于干擾抑制問題，現(xiàn)有典型的干擾抑制技術(shù)可分為時(shí)域消除法，

2、自適應(yīng)濾波法和門限干擾消除法。雖然這些方法都能在一定程度上對(duì)干擾進(jìn)行抑制，但抑制效果總不是那么令人滿意。如時(shí)域消除法中，尋找一種性能良好的參數(shù)估計(jì)算法通常較為困難，當(dāng)干擾參數(shù)估計(jì)不準(zhǔn)確時(shí)，不但不能消除干擾，甚至可能引入另一個(gè)新的干擾，使得該方法的抑制效果受限。自適應(yīng)濾波法中，在濾除干擾的同時(shí)，也損失了有用信號(hào)，同時(shí)，該方法需要進(jìn)行迭代，對(duì)系統(tǒng)造成一定的延遲。而門限干擾消除法在OFDM系統(tǒng)中，必須結(jié)合編譯碼和交織，否則抑制效果不明顯。

3、r>　　論文針對(duì)這一問題，提出了一種基于能量擴(kuò)展變換（Energy-Spreading Transform,EST）的干擾抑制技術(shù)。針對(duì)多音干擾，該算法在發(fā)送端對(duì)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行EST操作，實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的時(shí)頻域二維能量擴(kuò)展，在接收端首先利用時(shí)域消除法進(jìn)行干擾抑制，將處理后的信號(hào)進(jìn)行能量擴(kuò)展逆變換（Inverse Energy-Spreading Transform,IEST），增加各個(gè)子載波間的相關(guān)性，降低時(shí)域消除后遺留的殘留干擾，最后

4、進(jìn)行解調(diào)。為了進(jìn)一步提高信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，將解調(diào)信號(hào)重新進(jìn)行調(diào)制和EST，得到重構(gòu)的發(fā)端信號(hào)，反饋回時(shí)域消除模塊，提高多音參數(shù)估計(jì)精度，從而更為有效地消除干擾。論文從理論上分析了該迭代方式的可行性，并從仿真結(jié)果中得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。針對(duì)部分帶干擾，提出了一種基于滑動(dòng)平均頻域檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)將一個(gè)OFDM符號(hào)分成若干份子集，每個(gè)子集包含若干個(gè)子載波符號(hào)，并求得每個(gè)子集的元素平方均值，利用恒虛警概率（Constant False-alarm

5、Rate,CFAR）和順序統(tǒng)計(jì)（Order Statistics,OS）理論，得到門限因子。與單個(gè)子載波符號(hào)相比，這些均值更能準(zhǔn)確地描述有用信號(hào)的功率情況，因此，減少了在檢測(cè)中由于噪聲的隨機(jī)性引起的虛警問題。同時(shí)，該技術(shù)利用子集平均值中的最小值，由于該最小值遠(yuǎn)離干擾的影響，使得得到的門限因子具有較高的可信度，從而使得該技術(shù)具有良好的檢測(cè)性能。利用該技術(shù)對(duì)受干擾子載波上的數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅，將處理后的信號(hào)進(jìn)行IEST操作后，進(jìn)行解調(diào)。通過性能分

6、析和仿真驗(yàn)證，該方法能有效減少部分帶干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。
　　在無線通信的接收端，為了得到更好的性能，通常需要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)以獲得信道的相關(guān)信息。目前，在慢變信道下，不管是基于導(dǎo)頻的插值算法，還是基于最大似然（Maximun likelihood,ML）或最小均方誤差（Minimum mean square error,MMSE）準(zhǔn)則的非線性估計(jì)算法，都能取得到較好的估計(jì)性能。然而，這些估計(jì)算法在干擾環(huán)境下，其性能都會(huì)有不同程度的惡

7、化。
　　論文主要針對(duì)這一問題進(jìn)行研究。首先，對(duì)目前干擾環(huán)境下的OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法做了總結(jié)，包括聯(lián)合干擾檢測(cè)與信道估計(jì)法和期望最大（Expectation Maximization,EM）信道估計(jì)法。其次，對(duì)EM信道估計(jì)法中存在的不足，即信道多徑時(shí)延已知這一在實(shí)際系統(tǒng)中不能滿足的假設(shè)條件，進(jìn)行完善。提出了一種干擾環(huán)境下的信道時(shí)延估計(jì)算法，該算法包括部分帶干擾檢測(cè)與抑制及信道時(shí)延估計(jì)兩部分。針對(duì)部分帶干擾檢測(cè)，分析研究了導(dǎo)頻處

8、信道頻域響應(yīng)值的統(tǒng)計(jì)特性，利用雙門限CME（Consecutive mean excision）算法，檢測(cè)出受干擾的導(dǎo)頻子載波并進(jìn)行抑制。針對(duì)信道時(shí)延估計(jì)，分析研究了導(dǎo)頻處的信道頻域響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用ANP（Alternating Notch Periodogram）譜估計(jì)算法，得到信道時(shí)延估計(jì)值。仿真結(jié)果表明，利用這種改進(jìn)的 EM信道估計(jì)算法得到的信道頻域響應(yīng)NMSE（Normalized Mean Square Error）性能以