自适应波束形成技术在OFDM通信系统中的应用研究

论文摘要

未来无线通信系统要求系统在多径衰落信道中具有很好的性能及较高的频谱利用率,可以实现高速数据的传输。OFDM技术可以传输高速数据流,它通过将频率选择性多径衰落信道转换为多个并列的平坦信道,减少了多径衰落的影响。自适应波束形成技术使天线主波束对准期望信号的到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号的到达方向,充分利用期望信号并抑制干扰信号,提高了系统的频谱利用率和系统容量。因此,把自适应波束形成技术同OFDM技术相结合可以满足未来无线通信系统的传输要求。本文主要研究了自适应波束形成技术在OFDM通信系统中的应用情况。目前可见的主要是采用基于MMSE准则的LMS波束形成算法的LMS-OFDM系统,但该系统需要使用参考信号,会占用较多频率资源,在强干扰环境下工作性能下降。本文提出将基于期望信号空间信息的MCMV波束形成算法应用于OFDM系统中,即MCMV-OFDM方法,该方法将系统中的干扰抑制掉,将阵列接收到的多径信号作为期望信号采用相应的波束形成方法进行波束形成,充分地利用了有用的多径信号,它不需要训练信号,仅利用接收数据就可以得到对期望信号的良好估计,提高了通信效率。对新方法在多径信道环境中进行仿真,仿真结果证明了新方法与原有的LMS-OFDM系统相比,在强干扰的环境下有着较好的工作性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 波束形成在OFDM中的应用情况概述
• 1.2.1 OFDM技术的发展及应用情况
• 1.2.2 课题相关内容的国内外研究情况
• 1.2.3 自适应波束形成技术的发展及应用情况
• 1.3 本文的主要研究工作及内容安排
• 第2章 OFDM通信系统及无线信道模型
• 2.1 OFDM通信技术
• 2.1.1 OFDM的系统模型
• 2.1.2 保护间隔与循环前缀
• 2.1.3 OFDM的IDFT/DFT实现
• 2.1.4 OFDM技术的主要优点及缺点
• 2.2 无线信道
• 2.2.1 大尺度衰落
• 2.2.2 小尺度衰落
• 2.2.3 多径衰落信道统计模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 智能天线自适应波束形成
• 3.1 天线阵列的信号模型
• 3.2 自适应波束形成原理
• 3.2.1 最优波束形成加权向量
• 3.2.2 最优波束形成加权准则
• 3.2.3 自适应波束形成算法
• 3.2.4 宽带阵列处理
• 3.3 自适应波束形成在Pre-FFT波束形成系统中的应用与仿真
• 3.3.1 自适应波束形成OFDM系统结构
• 3.3.2 Pre-FFT波束形成系统建模
• 3.3.3 Pre-FFT波束形成系统仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 MCMV自适应波束形成OFDM系统
• 4.1 MCMV-OFDM系统
• 4.2 MCMV算法模型
• 4.3 系统仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢