無線MIMO系統(tǒng)中載波頻偏估計(jì)和定向干擾抑制的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)發(fā)展和新業(yè)務(wù)的不斷出現(xiàn)，無線資源的使用日趨緊張。如何利用有限的頻譜資源獲得更高的頻譜效率是無線通信中的一項(xiàng)重要任務(wù)。MIMO(MultipleInputMultipleOutput)無線通信系統(tǒng)，在收、發(fā)端均采用多天線，它在提高系統(tǒng)容量和對(duì)抗衰落方面是非常得有效的。 MIMO系統(tǒng)的正常工作需要有同步的支持。為了更好的保證收發(fā)載波同步，收發(fā)端可分別采用相同的載波，但是收發(fā)載波不能保證完全一致，在出現(xiàn)收發(fā)載波頻偏的情

2、況下，MIMO系統(tǒng)性能將迅速下降，因而準(zhǔn)確的頻偏估計(jì)對(duì)于MIMO系統(tǒng)性能的保證具有非常重要的作用。在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，MIMO系統(tǒng)還將受到干擾的影響。特別是在軍用場(chǎng)合，MIMO系統(tǒng)可能接收到來自某個(gè)方向上過來的強(qiáng)定向干擾，其通信可能被堵塞，這種情況下有必要采用相應(yīng)的定向干擾抑制處理來保證MIMO系統(tǒng)正常的通信。 本論文首先對(duì)MIMO系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)容量和空時(shí)編碼進(jìn)行了概述；然后主要研究MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計(jì)以及定向干擾抑

3、制。分析了MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計(jì)，研究擴(kuò)大MIMO系統(tǒng)頻偏估計(jì)范圍的方法；研究時(shí)變衰落信道中的載波頻偏估計(jì)；分析研究MIMO系統(tǒng)中的定向干擾抑制；并研究了空間定向干擾情況下的MIMO系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)；最后還給出了MIMO系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)研究和分析，主要內(nèi)容為： 一、MIMO系統(tǒng)概述。對(duì)MIMO系統(tǒng)中最基本的系統(tǒng)容量和空時(shí)編碼進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。 二、研究MIMO系統(tǒng)中的載波頻偏估計(jì)。首先研究了MIMO系統(tǒng)中載波頻偏估計(jì)的最

4、大似然估計(jì)以及次優(yōu)閉式估計(jì)；最大似然頻偏估計(jì)的計(jì)算量很大，而閉式頻偏估計(jì)運(yùn)算量小但支持的頻偏范圍有限。對(duì)于周期正交訓(xùn)練序列情況，基于一定的理論分析，推導(dǎo)出了一種遞推的載波頻偏估計(jì)方法，它可以擴(kuò)大頻偏范圍。而對(duì)于任意訓(xùn)練序列情況，提出了一種校正的遞推頻偏估計(jì)，使得頻偏范圍得到進(jìn)一步的擴(kuò)大。 三、研究時(shí)變衰落信道中的載波頻偏估計(jì)。在時(shí)變衰落信道中，載波頻偏估計(jì)是通過聯(lián)合估計(jì)信道相關(guān)統(tǒng)計(jì)特性而實(shí)現(xiàn)的。利用信道統(tǒng)計(jì)相關(guān)為實(shí)值的特性，提出

5、了一種改進(jìn)的頻偏估計(jì)方法，與普通方法相比，它可提高時(shí)變衰落信道中載波頻偏估計(jì)的均方誤差性能。 四、研究MIMO系統(tǒng)的定向干擾抑制。首先分析了MIMO系統(tǒng)中定向干擾情況的應(yīng)用背景并建立了定向干擾條件下MIMO系統(tǒng)信號(hào)模型；然后分析了陣列天線中的干擾抑制技術(shù)，提出了一種陣列天線中基于波束空間分解的變維遞推干擾抑制算法，與原有算法相比，在干擾數(shù)少的情況下計(jì)算量數(shù)量級(jí)可由O(M2·L)降至O(M·L3/2)；接著研究了一種基于最大似然的

6、MIMO系統(tǒng)定向干擾抑制算法并給出了簡(jiǎn)化算法；最后研究了一種基于數(shù)字波束形成的MIMO系統(tǒng)定向干擾抑制，并通過仿真驗(yàn)證了該方法可以有效的抑制干擾。 五、研究空間定向干擾情況下的MIMO系統(tǒng)載波頻偏估計(jì)。針對(duì)MIMO系統(tǒng)中存在空間定向干擾的情況，詳細(xì)推導(dǎo)出了定向干擾情況下MIMO系統(tǒng)載波頻偏的最大似然估計(jì)；由于定向干擾的空間相關(guān)特性的存在，使得尋求載波頻偏估計(jì)閉式解變得很復(fù)雜和困難，針對(duì)此提出了一種迭代頻偏估計(jì)方法，首先將定向干擾