论文摘要
正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术作为一项多载波调制（Multi-Carrier Modulation，MCM）技术，在很多领域得到了广泛的应用，其最重要的优点是相比传统的频分复用技术具有更高的频谱利用率。这得益于它利用了子载波之间的正交性，使得不同子载波信号在频谱上相互重叠，却不影响它们各自的接收。但是，这一优点同时也给OFDM技术埋下了一个隐患，即子载波间干扰（Inter-Carrier Interference，ICI）。随着通信要求的不断提高，OFDM系统逐渐向子载波数更多，载波频率更高，移动速度更快的方向发展。这将导致子载波间隔更窄，ICI的程度更严重。此时，OFDM系统的正交性变得十分脆弱，ICI的影响将不可忽视。本文以无线移动环境下的OFDM系统为对象，围绕ICI的消除进行研究。主要内容分别涉及ICI自消除，时变信道估计，系统均衡和多成因ICI的联合消除等方面。具体而言，主要有以下七个方面的工作和创新点：（1）指出目前存在的基于多项式的ICI自消除编码方法并非最优且编码效率缺乏灵活性，提出了基于生成矩阵的可变编码效率的ICI自消除编码方法，并且，在编码效率给定的情况下，通过搜索算法设计出达到ICI消除效果最优的生成矩阵。（2）提出在OFDM系统中的脉冲成形技术应该遵从两个标准：ICI抑制效果和带外功率泄漏。并在滚降系数给定的情况下，给出了最佳脉冲波形的模型，以此设计出了在减少带外功率泄露和抑制ICI干扰两方面均具有很好表现的脉冲波形。（3）提出了基于粒子滤波的时变信道估计方法。首先，利用相邻OFDM符号周期内中间时刻的信道冲击响应进行自回归（Auto-Regressive，AR）建模，并在导频符号辅助情况下，建立起状态空间模型。通过对ICI干扰的统计分析，指出其不符合高斯分布。于是，采用粒子滤波对线性非高斯的状态空间模型进行信道估计。最后，利用三次样条插值逼近出完整的时变信道。（4）将ICI自消除的原理应用在了改善时变信道估计性能上。首先，指出BEM建模下基于导频符号辅助信道估计所存在的问题，即相邻非导频符号产生的ICI干扰，降低了估计的准确度。然后，分析发现子载波所产生的ICI系数具有渐变特性。于是，提出在接收端采用ICI自消除操作以减小ICI项，提高估计效果。（5）提出了OFDM系统中基于叠加训练（SuperimposedTraining）序列的时变信道估计方法。叠加序列具有不占用频谱资源的优点。但是，由于叠加序列方法利用了一阶统计量，则要求被估计值必须恒定，而单纯的时变信道是不可能满足这一要求的。所以，利用BEM建模将一个OFDM符号周期内的时变信道转化为恒定的BEM基系数，便可以实现利用叠加序列估计时变信道。（6）在复指数BEM（CE-BEM）信道建模的基础上，提出了低复杂度的判决反馈均衡器（Decision Feedback Equalizer，DFE）。该均衡器利用估计得到的CE-BEM基系数直接构造DFE，从而避免了恢复时变信道的运算，以及均衡中的大矩阵求逆运算，大大降低了复杂度。（7）提出了对时变信道和相位噪声同时产生ICI的消除方法。由于在时变信道和相位噪声混合的情况下，依然满足平稳窄带特性，因此，采用卡洛BEM（KL-BEM）对混合时变信道和相位噪声进行建模，从而完成了对时变信道和相位噪声的同时估计。
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标签：正交频分复用系统论文; 子载波间干扰论文; 自消除论文; 时变信道估计论文; 均衡论文;