论文题目: OFDM和MIMO系统的信道估计、干扰消除和信号检测
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 兰洋
导师: 程时昕
关键词: 正交频分复用,多输入多输出,衰落信道,信道估计,干扰消除,时域均衡,信号检测
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM)技术已经成为宽带无线传输领域的研究热点。作为一种多载波并行传输技术,OFDM技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,可有效地对抗多径衰落的影响,成为下一代移动通信4G(4th Generation)系统有竞争力的候选方案。同时,多天线(Multiple Input Multiple Output-MIMO)技术能够在空间形成独立的并行子信道同时传输多路数据流,可以有效提高系统的传输速率,在不增加系统带宽和发射功率的情况下提高频谱利用率。因此,MIMO技术也成了未来宽带无线领域的关键技术。如何有效地利用OFDM技术以及MIMO技术实现无差错高速无线传输,还有若干亟待解决的关键问题。本论文重点研究了OFDM以及MIMO系统的信道估计、干扰消除和信号检测等技术。论文针对OFDM系统中的信道估计问题,分析了多径慢衰落和快衰落信道中OFDM系统传输的基带数学模型。对于慢衰落的信道环境,提出了一种节约带宽的信道估计方法。对于快衰落的信道环境,推导了一种用Jake模型建模的时变信道的MMSE信道估计算法。通过计算机仿真分析了这两种算法的性能。OFDM系统对于频偏的敏感是限制其发展的一大原因。论文重点研究了由于信道时变特性导致的子载波间的干扰问题,推导了系统的信干比,提出了两种不同的子载波间干扰消除方法,并利用计算机仿真验证了提出的干扰消除算法可以比传统OFDM系统获得较大的性能增益。在OFDM系统中加入循环前缀是避免符号间干扰的一个简单方法,但是也导致了系统利用率的降低。此外,由于循环前缀通常是事先确定的,因此对于延时较长的信道,会出现信道长度超过循环前缀长度的情况。论文分析了OFDM系统中由于循环前缀的不充分而引入的符号间干扰和子载波间干扰,提出了两种不同准则的消除干扰的滤波器设计算法。计算机仿真结果表明,加入干扰消除滤波器后,系统性能有很大的改善。针对循环前缀导致系统利用率降低问题,论文研究了另一个有效的方法是采用时域均衡器。在回顾三种经典时域均衡技术的基础上,论文针对已有算法复杂度高,不适合实际应用的问题,提出了一种改进算法,并且通过计算机仿真和理论分析验证了算法的优点。MIMO系统中的多天线信号检测问题是MIMO系统中一个重要的研究方向。传统的排序连续干扰抵消算法OSIC由于存在严重的误码传播问题,因此性能较差。论文提出了两种改进的OSIC算法,并利用仿真证实了所提出的算法比传统方法的性能有较大改善。针对MIMO-OFDM系统在时变信道环境下的干扰消除问题,建立了一个MIMO-OFDM系统模型,给出了符号间干扰和子载波间干扰分析,为了消除干扰对系统的影响,推导了一个基于最小均方误差的最优频域均衡器。同时,还考虑了利用干扰抵消算法来进行干扰消除。无论是均衡还是干扰抵消算法,它们都是建立在已知信道信息基础上的。因此,论文也考虑了MIMO-OFDM系统中有干扰存在的信道估计问题。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景
1.2 论文的主要研究工作
1.3 论文的内容安排
第2章 无线通信信道特性和OFDM 通信系统
2.1 引言
2.2 无线通信信道特性
2.3 OFDM 技术
2.4 OFDM 传输技术的基本原理
2.5 本章小结
第3章 OFDM 系统的信道估计
3.1 引言
3.2 慢衰落信道的信道估计
3.3 快衰落信道的信道估计
3.4 本章小结
第4章 OFDM 系统的干扰消除（I）
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 由于接收端和发射端的晶振频率不一致导致的频偏
4.4 由于信道的时变特性导致的频偏
4.5 ICI 的消除
4.6 本章小结
第5章 OFDM 系统的干扰消除（II）
5.1 引言
5.2 ISI 和ICI 分析
5.3 SINR 性能分析
5.5 基于最大化输出信干噪比准则的最优滤波器设计
5.6 本章小结
第6章 OFDM 系统的时域均衡技术
6.1 引言
6.2 系统模型
6.3 基于MMSE 准则的TEQ 算法
6.4 基于最大化比特速率准则的TEQ 算法
6.5 基于最大化有效信道冲激响应的信噪比的TEQ 算法
6.6 改进的MSSNR 算法
6.7 本章小结
第7章 MIMO 系统的信号检测算法研究
7.1 引言
7.2 VBLAST 简介
7.3 VBLAST 译码算法
7.4 OSIC 算法简介
7.5 OSIC 的误码传输
7.6 改进的算法一：基于SVD 的ML-OSIC 算法
7.7 改进的算法二：部分判决OSIC（PD-OSIC）
7.8 本章小结
第8章 MIMO-OFDM 系统的干扰消除
8.1 引言
8.2 MIMO-OFDM 系统模型
8.3 SIR 分析
8.4 基于最小均方误差准则的均衡器设计
8.5 利用干扰抵消技术消除干扰
8.6 信道估计
8.7 复杂度分析
8.8 性能评估
8.9 本章小结
第9章 全文总结
9.1 已经取得的研究成果
9.2 对下一步工作的建议
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间发表的论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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