OFDM系統(tǒng)中的ICI分析及其消除方法研究.pdf

1、在各種無線通信技術(shù)中，正交頻分復(fù)用（OFDM）無疑是最具有應(yīng)用前景的技術(shù)之一。OFDM 可以簡單有效地消除信號多徑傳播所造成的符號間干擾，因此被認(rèn)為是最適用于寬帶通信的傳輸技術(shù)之一。由于OFDM 技術(shù)本身的特點(diǎn)，如果信道在一個(gè)OFDM 符號周期內(nèi)是非時(shí)變的，那么一定長度的CP 可以很容易的保持子載波之間的正交性。然而在實(shí)際的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，高頻段、高速移動(dòng)、大容量的通信要求經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致信道在時(shí)域和頻域的衰落，進(jìn)而引起載波間干擾（ICI），

2、導(dǎo)致性能的下降。因此，載波間干擾已經(jīng)成為影響OFDM 系統(tǒng)性能的重要問題。ICI 的分析和研究也成為OFDM 系統(tǒng)接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也可以認(rèn)為是信道估計(jì)和均衡技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 本文首先分析了各種可能引起ICI 的原因，包括由于同步偏差引起的ICI，由于移動(dòng)情況下的多普勒效應(yīng)引起的ICI，以及由于長多徑（超過保護(hù)間隔引起的ICI）等。針對各種原因所產(chǎn)生的ICI 對系統(tǒng)的影響，本文全面分析了其反映在系統(tǒng)模型上的數(shù)學(xué)表達(dá)形

3、式。既從實(shí)際的物理意義出發(fā)，對不同原因引起的ICI 進(jìn)行了個(gè)別分析，又給出了統(tǒng)一表達(dá)式，作為用數(shù)學(xué)方法處理ICI 的依據(jù)。 在分析了ICI 的影響之后，提出了相應(yīng)的解決方法。主要對現(xiàn)有一些具有普遍適應(yīng)性的ICI 消除方法進(jìn)行分析。并按照是否需要與信道估計(jì)和均衡結(jié)合將這些方法分為兩大類——與信道估計(jì)與均衡無關(guān)的ICI消除方法，以及與信道估計(jì)和均衡結(jié)合的ICI 消除方法。 和信道估計(jì)無關(guān)的ICI 消除方法包括發(fā)端編碼和加窗兩

4、種。對于通過發(fā)端編碼的ICI 自消除算法來說，雖然降低了系統(tǒng)的頻譜效率，但是其在某些環(huán)境下的良好表現(xiàn)以及與編碼的某種等效關(guān)系使其有不小的應(yīng)用價(jià)值。對于加窗的ICI 消除方法來說，確實(shí)能夠在一定程度上提高系統(tǒng)性能，而且復(fù)雜度也不高?？梢宰鳛檩o助手段，在設(shè)計(jì)成型濾波器的時(shí)候一起考慮。 與信道估計(jì)和均衡結(jié)合的ICI 消除方法，更多的是從普遍性出發(fā)，從分析數(shù)學(xué)表達(dá)式的角度來考慮ICI 干擾消除的問題。從本質(zhì)上講，這一類的ICI 消除方法

5、，都是與矩陣運(yùn)算所相關(guān)的。所以，只要找到有效的矩陣處理的方法，如矩陣求逆展開近似等等，就可以使這一類方法更加有效和實(shí)用。 接下來，我們針對當(dāng)前比較有影響的一個(gè)系統(tǒng)——時(shí)域前綴頭的OFDM 系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真的分析。指出了它和傳統(tǒng)OFDM 系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。詳細(xì)說明了各種ICI 消除算法在時(shí)域前綴頭的OFDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。特別地，為了給與信道估計(jì)和均衡有關(guān)的ICI 消除算法提供依據(jù)，本文還特別給出了兩種可以應(yīng)用于時(shí)域前綴頭的OF