寬帶無線數(shù)字傳輸中正交頻分復(fù)用和載波干涉技術(shù)的研究.pdf

1、寬帶無線數(shù)字傳輸是目前通信技術(shù)研究最為活躍的領(lǐng)域之一。而正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，憑借其優(yōu)秀的抗頻率選擇性衰落特性和高效的頻譜利用率，成為當(dāng)前這一領(lǐng)域中的核心技術(shù)。眾多寬帶無線數(shù)字傳輸技術(shù)都是圍繞OFDM技術(shù)展開的。而OFDM與碼分復(fù)用(CDM)的結(jié)合，即OFDM-CDM，由于能憑借CDM帶來的頻率分集效應(yīng)顯著提升系統(tǒng)性能，成為OFDM相關(guān)技術(shù)研究的一大方向。近幾年提出的載波干涉(CarrierInterferometry，CI)技

2、術(shù)在OFDM中的應(yīng)用，包括CI/OFDM和PO-CI/OFDM(PO，PseudoOrthogonal，準(zhǔn)正交)系統(tǒng)，就屬于OFDM-CDM的范疇。 與傳統(tǒng)的OFDM-CDM系統(tǒng)所不同的是，載波干涉OFDM系統(tǒng)不僅具備OFDM-CDM系統(tǒng)抗多徑和頻率分集的性能特點(diǎn)，而且憑借其核心元素——CI信號(hào)的高時(shí)間分辨率特性，可以有效的提高系統(tǒng)的傳輸容量，并且降低系統(tǒng)的峰均功率比(PAPR)。本文在深入分析無線信道衰落、信道模型和OFDM技

3、術(shù)原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)載波干涉技術(shù)，及其在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用展開了深入的研究，并取得了一些創(chuàng)新性的研究成果，主要包括以下幾個(gè)方面： 1.CI信號(hào)正交與準(zhǔn)正交特性分析 在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，關(guān)于CI信號(hào)的正交與準(zhǔn)正交特性的理論分析都僅局限于實(shí)信號(hào)調(diào)制狀況，如BPSK。而PO-CI/OFDM系統(tǒng)正是憑借CI信號(hào)的準(zhǔn)正交特性，得以在BPSK調(diào)制情況下使系統(tǒng)的傳輸容量增加一倍。本文則對(duì)CI信號(hào)的正交與準(zhǔn)正交特性，在復(fù)信號(hào)調(diào)制情況下進(jìn)

4、行了理論分析和計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，CI信號(hào)的正交特性在復(fù)信號(hào)調(diào)制情況下仍然滿足，而準(zhǔn)正交特性則不再成立。因此PO-CI/OFDM系統(tǒng)只適用于實(shí)信號(hào)調(diào)制。該方面工作完善了CI技術(shù)的相關(guān)理論基礎(chǔ)，有利于展開進(jìn)一步的研究工作。 2.CI擴(kuò)展與解擴(kuò)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn) 載波干涉OFDM屬于OFDM-CDM系統(tǒng)。在OFDM-CDM系統(tǒng)中，擴(kuò)展碼的擴(kuò)展和解擴(kuò)往往通過擴(kuò)展矩陣與數(shù)據(jù)矢量相乘來實(shí)現(xiàn)。本文在分析CI擴(kuò)展碼和PO-CI擴(kuò)展碼特性

5、的基礎(chǔ)上，提出用快速傅立葉變換(FFT)和反快速傅立葉變換(IFFT)來實(shí)現(xiàn)載波干涉OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)擴(kuò)展和解擴(kuò)。使CI/OFDM系統(tǒng)和PO-CI/OFDM系統(tǒng)的信號(hào)處理速度分別提高約2N/(log2N)和2N/(1+log2N)倍。憑借FFT/IFFT算法的高效性和通用性，該優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方法有助于促進(jìn)載波干涉OFDM系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。 3.CI-POCI/OFDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PO-CI/OFDM系統(tǒng)能使系統(tǒng)容量提高一倍，但卻

6、只適用于實(shí)信號(hào)調(diào)制。本文在分析CI/OFDM系統(tǒng)和PO-CI擴(kuò)展碼擴(kuò)展/解擴(kuò)的FFT/IFFT實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上，提出了一種新的載波干涉OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——CI-POCI/OFDM。CI-POCI/OFDM系統(tǒng)同時(shí)利用了CI擴(kuò)展碼的正交特性和PO-CI擴(kuò)展碼的準(zhǔn)正交特性，既可以如CI/OFDM系統(tǒng)一樣支持復(fù)信號(hào)調(diào)制，又可以像PO-CI/OFDM系統(tǒng)一樣使系統(tǒng)傳輸容量提高一倍，克服了PO-CI/OFDM系統(tǒng)只適用于實(shí)信號(hào)調(diào)制的缺憾。因此，CI-P

7、OCI/OFDM系統(tǒng)具備更為廣闊的應(yīng)用前景。 4.載波干涉OFDM系統(tǒng)的PAPR分析 現(xiàn)有的相關(guān)文獻(xiàn)主要從CI信號(hào)結(jié)構(gòu)的角度來分析載波干涉OFDM系統(tǒng)的低PAPR特性，并且相關(guān)分析局限于子載波數(shù)量較小的情況。在此基礎(chǔ)上，本文從OFDM-CDM系統(tǒng)信號(hào)包絡(luò)入手，提出一種定性地分析不同OFDM-CDM系統(tǒng)PAPR特性的方法。根據(jù)這一方法，從擴(kuò)展碼相關(guān)特性的角度來分析載波干涉OFDM系統(tǒng)的PAPR特性。找到了產(chǎn)生載波干涉OFD