多径衰落信道中OFDM系统抗干扰技术研究

论文摘要

止交频分复用（Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM）系统通过添加循环前缀（CP）的方法来抑制多径传播带来的码间干扰（ISI）和载波间干扰（1CI）。但信道时延较长时,过长的CP会导致系统的数据传输效率下降。在使用短CP（CP长度短于信道时延）的情况下对抗多径干扰是OFDM的重要技术之一。本文主要研究在多径时延扩展严重的信道环境下,采用短CP的OFDM系统的抗干扰技术,主要工作分为以下几个部分：研究分析了MMSE时域信道缩短均衡技术及其在OFDM系统中的应用,深入研究了在子载波发送功率不等的情况下,OFDM系统中MMSE信道缩短均衡器系数的求解方法、最优系数的求取和信号相关矩阵的计算。仿真研究了均衡器参数对均衡性能的影响,给出了参数选取的基本原则,并仿真了系统的误符号率性能。最后仿真比较了子载波发送功率不等MMSE信道缩短均衡与普通MMSE信道缩短均衡的系统误符号率。为了在短CP条件下提高OFDM系统的比特率,我们研究了最大比特率均衡技术及其在OFDM系统中的应用。提出了低计算量可变抽头子载波均衡（SV-PTEQ）,推导了SV-PTEQ子载波抽头数分配公式和均衡器系数求解算法。提出了针对存储空间受限OFDM系统的抽头数可变分组均衡（SV-PGEQ）,在保证所需存储空间少的情况下,提高了系统比特率。比较了各种算法的均衡器系数求解计算量和所需存储空间。仿真研究了在不同信道条件下均衡器抽头数、各种均衡算法对OFDM系统性能的影响,并考察了分组数目对PGEQ和SV-PGEQ算法性能的影响。为了在短CP条件下对抗多径干扰并尽可能地降低系统复杂度,我们详细介绍了时间反转技术的原理和实现步骤。深入研究了递归时间反转技术,讨论和仿真了截断长度的选取。从理论上证明了递归时间反转技术在OFDM系统中的适用性,并将时间反转应用于OFDM系统中。仿真研究了OFDM系统循环前缀长度不同时,递归次数对等效信道信干比（SIR）以及系统误符号率（SER）的影响,并给出了递归时间反转技术应用于OFDM系统的适用条件。指出了OFDM多径衰落信道下OFDM系统抗干扰技术仍存在的问题,指明了未来研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无线通信技术的发展历程和未来
• 1.2 OFDM技术
• 1.3 现有技术和存在的问题
• 1.4 本文主要工作和内容安排
• 第2章 信道模型
• 2.1 无线信道的传播特点和衰落
• 2.2 多径衰落信道的数学模型
• 2.3 多径衰落信道的统计特性
• 2.4 Rayleigh衰落的仿真模型
• 2.5 各类多径信道的典型参数
• 2.6 本章小结
• 第3章 MMSE信道缩短均衡
• 3.1 系统模型
• 3.2 MMSE信道缩短均衡
• 3.2.1 MMSE算法原理
• 3.2.2 算法实现步骤
• 3.3 子载波发送功率不等OFDM系统中的MMSE信道缩短均衡
• 3.3.1 子载波发送功率不等的OFDM系统模型
• 3.3.2 算法原理
• 3.4 仿真
• 3.4.1 传统MMSE信道缩短实例
• 3.4.2 子载波发送功率不等MMSE信道缩短均衡参数与性能仿真
• 3.4.3 扩展算法与传统算法仿真比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 最大比特率均衡
• 4.1 现有最大比特率算法分类
• 4.2 系统模型
• 4.3 现有最大比特率均衡器系数求解算法
• 4.3.1 最大比特率分组均衡
• 4.3.2 子载波均衡
• 4.3.3 抽头数可变子载波均衡
• 4.4 低计算量的抽头数可变子载波均衡算法
• 4.4.1 子载波均衡器抽头数目的分配
• 4.4.2 子载波均衡器系数值计算
• 4.5 抽头数可变的子载波分组均衡
• 4.6 计算量及均衡器系数存储空间分析
• 4.7 性能仿真
• 4.8 本章小结
• 第5章 时间反转
• 5.1 时间反转基础理论
• 5.2 递归时间反转和旁瓣消除
• 5.3 递归时间反转的截断长度
• 5.4 采用递归时间反转的OFDM系统
• 5.5 性能仿真
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 在读期间参与的科研项目和发表的论文
• 致谢