高頻OFDM系統(tǒng)子載波間干擾消除算法研究.pdf

1、正交頻分復用(Orthogonal Frequeney Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)作為一項多載波調(diào)制(Multi-Carrier Modulation,MCM)技術(shù),在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應用,其最重要的優(yōu)點是相比傳統(tǒng)的頻分復用技術(shù)具有更高的頻譜利用率。這得益于它利用了子載波之間的正交性,使得不同子載波信號在頻譜上相互重疊,卻不影響它們各自的接收。但是,這一優(yōu)點同時也給OFDM技術(shù)埋下了一個隱患,即子載波

2、間干擾(Inter-Carrier Interference,ICI)。隨著通信要求的不斷提高,OFDM系統(tǒng)逐漸向子載波數(shù)更多,載波頻率更高,移動速度更快的方向發(fā)展。這將導致子載波間隔更窄,ICI的程度更嚴重。此時,OFDM系統(tǒng)的正交性變得十分脆弱,ICI的影響將不可忽視。本文以高頻無線通信環(huán)境下的OFDM系統(tǒng)為對象,針對高頻系統(tǒng)中硬件復雜度性能的局限性,圍繞ICI的消除算法進行研究。之前針對雙選擇性信道條件下的OFDM系統(tǒng)曾提出過一種

3、進行信道平均的一階均衡器來抑制ICI,這是最簡單的低復雜度均衡算法。該算法對OFDM符號內(nèi)各個時刻的信道響應進行平均,用來近似整個信道的響應,將信道等效為時不變信道。該算法忽略了信道的時變特性,所以不能非常有效地抑制ICI。傳統(tǒng)的頻域均衡如FDLE、LS、MMSE算法,利用了信道頻域響應矩陣中所有信道信息在接收端進行補償,能很好地抑制ICI,但是復雜度很大。尤其對于子載波數(shù)N較大的情況,在具體實現(xiàn)時對硬件的要求就會很高。利用ICI相鄰載

4、波分布特性的低復雜度MMSE算法,在做均衡時用帶狀結(jié)構(gòu)去近似信道頻域響應矩陣,能一定程度地降低系統(tǒng)復雜度。該算法通過調(diào)節(jié)帶狀結(jié)構(gòu)寬度因子來實現(xiàn)性能與復雜度的折衷,由于信道近似時丟棄了部分信道信息,所以必然犧牲部分性能。本文基于OFDM系統(tǒng)基本框架的數(shù)學建模和公式推導,提出了一種基于預處理的OFDM低復雜度頻域線性均衡算法。該算法首先根據(jù)OFDM符號內(nèi)首尾時刻信道響應的SVD分解結(jié)果,對線性時變信道下整個符號內(nèi)各個時刻的信道響應進行時變因

5、子提取,在接收端利用時變因子進行一維時域濾波預處理；然后對提取時變因子后的時變信道,用帶狀結(jié)構(gòu)去近似其頻域響應矩陣,在接收端實現(xiàn)低復雜度頻域線性均衡。本文又根據(jù)線性時變信道的特性,提出一種基于信道分割級聯(lián)(Channel Segmentation-cascade,CSC )的更低復雜度的ICI消除算法。該算法運用信道分割方法,將線性時變信道等效近似為時不變信道與無時延時變信道的級聯(lián),在接收端實現(xiàn)一維時域均衡和頻域均衡來抑制ICI,從而避