OFDM系統(tǒng)信道-頻偏估計及干擾抵消算法的研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以有效的對抗多徑衰落，并具有較高的頻譜利用率，因而獲得了廣泛的應(yīng)用：協(xié)同通信(Cooperative Communications)技術(shù)作為一種以分布式形式開拓空間分集的傳輸技術(shù)，利用無線信號在傳輸過程中能被周圍的中繼節(jié)點收到的特點，通過信源節(jié)點與這些節(jié)點協(xié)作將信息經(jīng)過不同路徑傳遞到目的節(jié)點，從而達(dá)到空間分集的目的。本文針對時變信道，研究了OFDM系統(tǒng)信道估計、頻偏估計及干擾抵消算法，并將這些算法在OFDM

2、協(xié)同通信系統(tǒng)中進(jìn)行了衍生和擴展。 首先，本文研究了OFDM系統(tǒng)時變信道估計算法。我們先介紹了準(zhǔn)靜態(tài)信道條件下，常用的OFDM系統(tǒng)頻域信道估計算法，如基于LS、LMMSE準(zhǔn)則的信道估計算法。然后研究了時變信道條件下，OFDM系統(tǒng)的信道估計算法。這里我們給出了一種基于分組導(dǎo)頻結(jié)合加窗DFT的信道估計算法，并利用發(fā)送數(shù)據(jù)的判決結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合迭代信道估計，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。我們隨后研究了指數(shù)擴展模型(BEM)，該模型可以通過較少的系數(shù)有

3、效的對時變多徑信道進(jìn)行擬合。針對原有BEM模型的不足，我們提出了一種改進(jìn)的BEM模型，從而可以更為精確的逼近時變信道。在改進(jìn)的BEM模型的基礎(chǔ)上，本文給出了一種基于LMMSE準(zhǔn)則的時變信道估計算法，并討論了算法的復(fù)雜度和CRB性能下界。仿真結(jié)果表明，該信道估計算法在快變信道條件下具有較好的性能。 其次，我們研究了時變信道下OFDM系統(tǒng)的干擾抵消算法。我們分析了由于信道時變所產(chǎn)生的載波間干擾(ICI)對于系統(tǒng)性能的影響，給出了一種

4、基于導(dǎo)頻信道估計的聯(lián)合時域干擾抵消算法，從而在一個OFDM符號內(nèi)實現(xiàn)了信道估計與時域干擾抵消的聯(lián)合運用。最后我們提出了一種基于BEM模型下的時頻結(jié)合的干擾抵消算法。以上兩種算法均可以在增加少量復(fù)雜度的前提下明顯提高系統(tǒng)的性能。 隨后，我們研究了時變信道條件下載波頻偏(CFO)估計算法。首先我們分析了OFDM系統(tǒng)存在CFO條件下，接收信號的模型以及CFO產(chǎn)生的ICI對于系統(tǒng)性能的影響。隨后介紹了幾種常用的CFO估計算法，這里我們分

5、別介紹了AWGN信道下的ML算法，及時變信道下的基于滑動窗的CFO估計算法。最后我們提出了基于BEM模型的導(dǎo)頻CFO估計算法，并通過計算機仿真驗證了該算法的有效性及可靠性。 最后，我們討論了在引入?yún)f(xié)同通信技術(shù)下，OFDM接收機的設(shè)計問題。我們在介紹了協(xié)同通信(CO)系統(tǒng)，以及OFDM協(xié)同通信系統(tǒng)(CO-OFDM)的模型及發(fā)送機制的基礎(chǔ)上，討論了CO-OFDM系統(tǒng)常用的接收機結(jié)構(gòu)及對應(yīng)算法。隨后將BEM模型擴展到協(xié)同通信系統(tǒng)的信道

6、條件下，給出一種BEM結(jié)構(gòu)的參數(shù)化協(xié)同通信信道描述方法，并提出了一種基于CO-OFDM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計。在此幀結(jié)構(gòu)下，給出了聯(lián)合的頻偏及信道估計算法，并將空頻碼(SFBC)引入到CO-OFDM中，從而在時變信道的條件下，實現(xiàn)了分集增益，提高了系統(tǒng)性能。最后本章還提出了一種簡單的兩發(fā)兩收結(jié)構(gòu)的協(xié)同通信系統(tǒng)，通過設(shè)置特定的發(fā)送方式和發(fā)送幀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)兩個發(fā)送節(jié)點間互為中繼，并在接收端形成Alamouti空時碼結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)空間分集，提高系統(tǒng)的整體