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基于OFDM的频率分集技术研究

陈魏  
【摘要】:正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Modulation,OFDM)能将频率选择性信道转化成多个相互正交的平衰落信道,具有很高的频谱利用率和很好的抗多径衰落性能,是多径信道条件下实现可靠通信的有效手段,已成为当前应用最为广泛的一种多载波调制方式。此外,OFDM技术可与空时编码(Space-Time Coding,STC)、分集、智能天线以及干扰抑制等技术结合,最大限度地提高物理层信息传输的可靠性。本文首先针对宽带频率选择性信道下OFDM不同子信道衰落的特点,提出一种改进的、相关性平缓变化的OFDM频域信道模型,并对现有的最大比值合并-OFDM(Maximal Ration Combination,MRC-OFDM)、直扩-OFDM(Direct Sequence Spread Spectrum,DS-OFDM)、空频编码(Space Frequency Block Code,SFBC)、码字联合SFBC(Code Joint SFBC,CJ-SFBC)四种分集方案在不同相关性假设下的性能进行仿真分析;在此基础上,提出了一种通过增大信号向量汉明距离(maximizing the Hamming distance,MHD)来获得频率分集的OFDM新方案,并在不同相关性条件下对其进行性能仿真分析。论文首先简要介绍了OFDM和分集技术的基本概念和原理。其次,总结现有的OFDM不同频域相关信道模型假设,提出了一种相关度平缓变化的OFDM相关信道模型,并在此相关信道模型下对现有的MRC-OFDM、DS-OFDM、SFBC和CJ-SFBC四种分集方案的性能进行仿真分析。提出了一种基于MHD的OFDM频率分集方案。该方案通过多符号联合设计使发送向量的汉明距离最大化,从而利用OFDM各子信道衰落不完全相关的特点来获得频率分集,提高系统抗衰落性能。文章给出了可获得二阶、三阶和四阶分集的OFDM三种具体的设计实例,并给出了高阶分集方案的实现方式。仿真结果表明该方案优于目前的MRC-OFDM、DS-OFDM、SFBC和CJ-SFBC等分集方案。另外本文从信息传输速率、译码复杂度等方面对MRC-OFDM、DS-OFDM、SFBC、CJ-SFBC和MHD-OFDM的性能做了分析。分析表明,本文提出的MHD-OFDM频率分集方案综合性能优于其他方案,具有较好的理论和实际应用价值。


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