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相位噪声对OFDM系统的影响与抑制

李功  
【摘要】: OFDM作为未来4G通信的核心技术,优越的性能使它在无线通信领域已经得到广泛的应用。但是它对相噪极为敏感。由于相位噪声会引入公共相位偏差(CPE)和子载波间干扰(ICI),破坏了子载波间的正交性,因此严重影响了OFDM系统的性能。论文主要对相噪对OFDM系统性能的影响和相应的相噪抑制算法进行了深入研究。 论文首先对相噪引入的CPE和ICI的性质做了分析和研究,由于在一个OFDM符号内CPE对各子载波的影响是相同的,抑制比较容易;而ICI却是随机的,估计和抑制比较困难。针对维纳相噪,深入研究了OFDM系统中各主要参数对ICI和系统性能的影响。传统抑制方法是利用导频信号对相位噪声进行估计和抑制,包括CPE抑制法和MMSE算法,但是这两种算法只能抑制CPE,对ICI抑制效果较差,本文基于IEEE802.11a WLAN标准提出了一种简化的迭代相噪抑制(IPNS)算法,直接利用FFT之后的频域输出信号对相噪CPE进行估计,然后用CPE纠正后的信号对相噪进行迭代估计,最后用乘积来补偿相噪ICI。仿真结果表明,该算法的性能比传统算法优越,不论在高斯白噪声(AWGN)信道还是在多径瑞利信道,只需要几次迭代就可以非常高效地抑制相噪的影响,有效改善系统性能,而且复杂度较低。 本文总结和分析了现有的4种ICI自抵消算法,并分别在误码率和载波干扰比两方面对4种算法进行了比较和分析,并分别在两种不同信道环境下进行了仿真,共轭类算法在AWGN信道下表现出很好的效果,但是在多径瑞利信道下性能很差。因此本文对ICI自抵消算法提出了改进,提出了一种改进的相噪ICI抵消算法。仿真结果证实,该算法性能比原有4种ICI算法优越,在AWGN信道和多径瑞利信道下都能有效抑制相噪带来的影响。


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