高速率无线OFDM移动通信系统中的干扰抵消技术研究

论文摘要

受到B3G（Beyond 3G）中对移动多媒体和无线Internet等业务的高涨需求驱使，无线通信数据传输速率不断提高；而无线频谱资源却由于自然界的客观唯一性和不可再生性而日益紧张。不断提高的数据传输速率会由于无线信道的多径扩展而产生更加严重的符号间干扰（ISI）。OFDM技术由于较高的频率利用率、有效对抗无线信道多径扩展和易于数字实现等优点成为B3G技术研究的热点。但OFDM系统预留较长保护间隔（GI）的设计要求会降低无线频谱资源的利用率，尤其在高速率无线OFDM系统中，当GI不足时，会引起严重的子载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI），故高速率OFDM通信系统中需要设计更为有效的干扰抵消（IC）方法。本文在以前工作的基础上，从时域、频域、时域频域结合等不同角度进一步改进并设计了高速率无线OFDM系统中的IC算法，使之具有较高的系统性能和系统适用性。 首先，论文在时域分析了当数据传输速率提高后无线OFDM系统GI相对不足时，可能产生的各种干扰、各种干扰的不同贡献和相应解析表达式，给出了时域信道压缩的高速率无线OFDM通信系统的干扰抵消方法，分析了高速率OFDM系统中采用MMSE准则进行时域信道压缩存在的问题和容量最大化的信道压缩问题，提出了一种可以进一步提升系统性能的改进的MMSE-TEQ算法，然后给出了一种利用信道传输矩阵特性的、采用DFT计算的快速时域信道压缩算法。 接着，论文在频域从无保护间隔OFDM系统频域均衡出发，给出了高速率无线OFDM系统中采用部分频域均衡实现干扰抵消的方法，同时给出了相应的OFDM系统频域干扰抵消的快速实现，论文使用该快速实现结构提出了一种新的高速率无线OFDM系统中采用Turbo迭代的频域干扰抵消算法。 然后，论文从时频结合角度，指出了时域或频域单独处理时存在误码率平台的原因，提出了两种新的时频结合的高速率OFDM系统中干扰抵消方法，一种是信道压缩结合双重自适应配置的干扰抵消方法；另一种是具有频域制约的时域信道压缩的干扰抵消方法，进一步改善了高速率无线OFDM系统传输质量性能，并同时提高了系统容量。 最后，论文借鉴最近在多用户检测技术中提出的多级迭代干扰抵消技术，在高速率无线OFDM系统中引入并改进了多级迭代干扰抵消的实现方法。给出了在高速率无线OFDM通信系统中容易工程实现的多级干扰抵消方法（MSIC），包括可以克服误差传播的加权MSIC算法和自适应补偿的MSIC算法。 论文还对上述几种算法进行了相应的仿真和比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 高速率无线OFDM通信系统干扰抵消技术研究绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.3 课题国内外目前研究状况
• 1.4 课题研究目标
• 1.5 课题获得的项目支持
• 1.6 论文主要工作和创新
• 1.7 论文主要内容和结构安排
• 宽带无线OFDM系统与干扰抵消技术
• 2.1 干扰抵消算法对无线信道模型的依赖性
• 2.2 宽带无线信道模型
• 2.2.1 时不变（TIV）无线信道
• 2.2.2 时变（TV）无线信道
• 2.3 宽带无线分组传输系统模型
• 2.3.1 TIV信道分组传输无线系统
• 2.3.2 TV信道分组传输无线系统
• 2.4 宽带无线OFDM系统
• 2.4.1 连续信道分割和多载波调制原理
• 2.4.2 离散时间信道分割和OFDM系统
• 2.5 频率选择性无线信道的均衡技术
• 2.5.1 分组均衡
• 2.5.2 频域均衡
• 2.5.3 均衡性能模拟
• 2.6 保护间隔缩短的高速率无线OFDM系统
• 第三章 时域信道压缩的高速率无线OFDM系统干扰抵消方法
• 3.1 高速率无线OFDM系统的信道压缩
• 3.2 高速率无线OFDM系统时域干扰消除技术
• 3.3 保护间隔不足时无线OFDM系统中ISI和ICI形成分析和解析表达
• 3.4 采用MMSE-TEQ进行OFDM时域信道压缩的方法
• 3.5 最大容量信道压缩的高速率无线OFDM系统干扰抵消
• 3.6 一种改进的MMSE-TEQ信道压缩算法
• 3.6.1 MMSE-TEQ存在的问题
• 3.6.2 改进的MMSE-TEQ算法原理和实现步骤
• 3.6.3 改进的MMSE-TEQ算法模拟
• 3.7 一种高速率OFDM系统中快速信道压缩实现
• 第四章 频域均衡的高速率无线OFDM系统干扰抵消方法
• 4.1 完全无保护间隔OFDM系统频域干扰抵消
• 4.1.1 系统模型和条件
• 4.1.2 全频域均衡原理和设计
• 4.1.3 全频域均衡的问题和启发
• 4.2 部分保护间隔无线OFDM系统频域干扰抵消
• 4.2.1 时域信道实现压缩干扰抵消的问题与对策
• 4.2.2 频域干扰抵消算法和系统
• 4.3 采用滑动FFT实现的频域干扰抵消快速算法
• 4.3.1 快速算法原理和模型
• 4.3.2 快速算法计算复杂度分析
• 4.4 一种高速率无线OFDM系统频域Turbo干扰抵消
• 4.4.1 Turbo干扰抵消原理
• 4.4.2 Turbo干扰抵消系统模型
• 4.4.3 Turbo干扰抵消系统模拟
• 第五章 时频结合的高速率无线OFDM系统干扰抵消方法
• 5.1 时域、频域联合处理的干扰抵消方法
• 5.2 自适应调制在高速率OFDM干扰抵消系统中的应用
• 5.2.1 自适应调制原理和假设条件
• 5.2.2 OFDM信道分割与注水定理
• 5.3 一种新的双重自适应配置的信道压缩干扰抵消方法
• 5.3.1 采用信道压缩结合双重自适应配置的OFDM系统模型
• 5.3.2 信道压缩后高速率OFDM系统中自适应配置的新问题
• 5.3.3 信道压缩的高速率无线OFDM系统中AL-MPIC算法
• 5.3.4 双重自适应配置的信道压缩模拟
• 5.4 一种新的具有频域制约的时域信道压缩干扰抵消方法
• 5.4.1 频域制约的时域信道压缩高速率无线OFDM系统模型
• 5.4.2 频域制约的信道压缩算法和步骤
• 5.4.3 频域制约的时域信道压缩模拟
• 第六章 多级迭代实现的高速率无线OFDM系统干扰抵消方法
• 6.1 多级干扰抵消技术
• 6.2 复制相减的多级干扰抵消的高速率无线OFDM系统
• 6.2.1 多级干扰抵消OFDM系统模型
• 6.2.2 多级干扰抵消OFDM实现步骤
• 6.2.3 多级干扰抵消OFDM模拟
• 6.3 自适应补偿多级干扰抵消方法
• 6.3.1 自适应MPIC系统模型
• 6.3.2 自适应MPIC系统算法原理和实现步骤
• 6.3.3 自适应MPIC系统算法模拟
• 6.4 误差传播抑制的加权多级干扰抵消方法
• 6.4.1 W-MPIC系统模型
• 6.4.2 W-MPIC干扰抵消原理和步骤
• 6.4.3 W-MPIC模拟和结果
• 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 展望和下一步工作
• 参考文献
• 附录:论文公式标注方法说明
• 攻读博士学位期间发表的论文清单
• 攻读博士学位期间参加课题项目
• 致谢