正交頻分復(fù)用（OFDM）移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)具備頻譜利用率高、抗干擾能力強和帶寬擴展性好等一系列特點，已經(jīng)在短距離無線接入方面得到了廣泛的應(yīng)用，是下一代移動通信系統(tǒng)頗具競爭力的關(guān)鍵技術(shù)；多輸入多輸出(MIMO，MultipleInput Multiple Output)技術(shù)是無線通信領(lǐng)域的重大突破，它在不增加帶寬和發(fā)射功率的情況下能夠成倍地提高通信系統(tǒng)的信道容量和頻譜

2、利用率；將OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)相結(jié)合的MIMO OFDM系統(tǒng)具有更好的性能。本學(xué)位論文圍繞MIMO OFDM系統(tǒng)，重點研究OFDM移動通信系統(tǒng)的信道估計和降低峰均功率比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)等關(guān)鍵技術(shù)，包括基于變換域處理和基于卡爾曼(KALMAN)濾波的信道估計方法、基于分組編碼調(diào)制(BCM，Block Coding Modulation)和信號空間擴展降低PAPR方法以及利用OFDM

3、系統(tǒng)信號處理方法實現(xiàn)高速單載波系統(tǒng)等。 論文首先分析了無線衰落信道特性，詳細(xì)討論了移動無線信道的各種傳播特性，其中移動無線信道的小尺度衰落是討論的重點，也討論了多普勒頻移對傳輸信號的影響。在此基礎(chǔ)上，對OFDM系統(tǒng)以及MIMO OFDM系統(tǒng)模型和系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析與仿真，并就相應(yīng)系統(tǒng)的參數(shù)對性能的影響進(jìn)行了深入研究。 通過對導(dǎo)頻信道頻率響應(yīng)估計在變換域中特性的研究，提出了一種變換域?qū)ьl插值的OFDM信道估計改進(jìn)算法和一種

4、新的變換域?qū)ьl插值MIMO OFDM系統(tǒng)信道估計算法及其優(yōu)化算法。采用具有更好濾波效果的“帶阻濾波器”優(yōu)化了其中的變換域濾波器設(shè)計，通過接收端檢測到的信噪比動態(tài)調(diào)整能量參數(shù)。同時，還研究了變換域能量參數(shù)對系統(tǒng)信道估計性能的影響，分別在小信噪比和大信噪比條件下對能量參數(shù)進(jìn)行了分析，并且從理論上證明了根據(jù)接收端信噪比動態(tài)地選擇能量參數(shù)可以顯著提高信道估計的性能。仿真結(jié)果表明，提出的采用優(yōu)化變換域濾波器的信道估計算法具有較好的性能，比固定能量

5、參數(shù)的信道估計方法性能上有了很大提高，在一定程度上可以接近于理想信道估計的性能。 提出了一種基于導(dǎo)頻插入的修正KALMAN濾波的組合算法來降低OFDM系統(tǒng)以及MIMO OF：DM系統(tǒng)中加性高斯白噪聲(AWGN，Additive White Gaussian Noise)和載波間干擾(ICI，Intercarrier Interference)的影響。首先利用優(yōu)化的導(dǎo)頻序列，采用低維的KALMAN濾波方法進(jìn)行信道估計，其中，時變的

6、濾波器衰減因子采用最大似然(ML，MaximumLikelihood)算法跟蹤。然后，利用基于最小均方誤差(MMSE,Minmum Mean Square Error)準(zhǔn)則的合并器對KALMAN濾波估計結(jié)果進(jìn)一步修正，從而有效地跟蹤信道頻域和時域的動態(tài)變化。理論分析和計算機仿真都證明了這種基于導(dǎo)頻插入的修正KALMAN濾波的組合算法可以有效提高系統(tǒng)抗噪聲性能。 在分析降低OFDM系統(tǒng)PAPR的研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，研究了基于BCM和

7、基于信號空間擴展的降低PAPR的方法。針對載波數(shù)較大系統(tǒng)生成矩陣、相位旋轉(zhuǎn)向量尋找困難和運算量較大的問題，提出了由子載波數(shù)較小系統(tǒng)搭建子載波數(shù)較大系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)方案，特別適用于信息速率自適應(yīng)的OFDM系統(tǒng)。分析和仿真結(jié)果表明，兩種方法都有效地降低了OFDM系統(tǒng)的PAPR，改善了系統(tǒng)的誤碼率性能。 在研究了OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)原理的基礎(chǔ)上，針對多載波系統(tǒng)對同步比較敏感和PAPR較大等問題，將多載波系統(tǒng)發(fā)送端的快速傅立葉反變換(IFF