有关OFDM系统的信道估计和干扰消除技术

【摘要】： 由于OFDM系统具有较高的频带利用率和良好的抗多径衰落性能,可以很好的解决频率选择性信道上的高速数据通信,因而广泛应用于宽带无线通信领域。 符号时间的增加,使得OFDM系统具有良好的抗多径性能,但同时也使OFDM系统对于无线移动信道的时变性更加敏感。特别是,多普勒扩展会破坏子载波间的正交性,造成子载波间的功率泄漏,从而产生子载波间干扰(ICI), ICI在严重影响整个系统性能的同时,也给信道估计带来了困难。 本文的研究工作主要是围绕时变衰落信道上OFDM系统的信道估计和干扰消除技术展开的,在借鉴前人研究成果的基础上,提出一些新的思路和一些新的算法,并在滤波器组理论框架下对OFDM系统进行了分析。主要的研究成果如下： (1)提出两种适用于近似线性信道(即信道在一个OFDM符号时间内近似线性变化)的OFDM信道和ICI系数估计算法。一种是频域估计方法,另一种是时域估计方法。相比较而言,时域方法需要估计的参数比频域方法的要少,仿真结果表明,当多普勒频移增加时,时域方法具有更好的鲁棒性。 (2)对ICI进行了比较详细的分析,推导了Jakes信道模型下ICI功率的上下界,并通过仿真分析了不同信道条件下,ICI的功率、分布特性及对OFDM系统性能的影响。 (3)在ICI分析的基础上,对时变信道上的MMSE准则进行了修正,基于修正MMSE准则提出一种并行迭代均衡算法消除ICI。仿真结果表明该算法的性能较普通的PIC算法有明显提高,但收敛速度较慢。 (4)提出一种基于LMMSE准则的ICI直接消除算法,该算法对慢速和快速时变信道都适用。文中推导了在时变信道下解的一般形式,以及在Jakes谱瑞利衰落信道上的结果。仿真结果表明这种方法对信道的变化速度有较好的鲁棒性,不足之处是当信道失配时,性能会有比较明显的降低。 (5)提出一种基于非最大抽取FIR滤波器组预编码器的盲信道估计和均衡的方法,给出了均衡器的最优解及输出信噪比公式,该方法的最大优点是不受信道零点位置的限制。 (6)在多率滤波器组的理论框架下对OFDM系统进行分析,给出OFDM系统在单用户和多用户情况下,基于滤波器组传送多路复用器结构的统一模型。