寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中ofdm技術(shù)研究

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1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中OFDM技術(shù)研究姓名：李明齊申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：通信與信息處理指導(dǎo)教師：張文軍20041101摘要寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中OFDbt搜寒研究在過(guò)去麴20年里，移動(dòng)通信在全球蓮霞內(nèi)褥裂了逐獯憋發(fā)展，已經(jīng)歷了從第?代模擬通信到第二代數(shù)字通信蔣到第三代多媒體通信的三個(gè)階段。每一代靜發(fā)麓都是技術(shù)的突破霸躐念酶剖薪。由于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在通信容量與質(zhì)量等方面將遠(yuǎn)不能滿足人們西益增長(zhǎng)的移動(dòng)多媒體應(yīng)用的要求，各闡研究機(jī)構(gòu)在推動(dòng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)褻業(yè)化的尉時(shí)，慝蘺已經(jīng)把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)入毅～代移動(dòng)通信的前瞻研

2、究。由于頻譜資源的限制以及無(wú)線應(yīng)用業(yè)務(wù)的拓展，與現(xiàn)在盼移動(dòng)通信系統(tǒng)耀比，掰一代移動(dòng)遵信系統(tǒng)具有蒜頻譜效率，蔫速率，高頻段和高移動(dòng)速度的特點(diǎn)。因此，在物理層傳輸技術(shù)上尋求創(chuàng)新霸突破是耨一代移動(dòng)透信系統(tǒng)墩得成功的關(guān)鍵之一。正父頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)懸克服無(wú)線信道多徑影響的有效方法之一。0F黼系統(tǒng)最初的應(yīng)用只考慮了信道時(shí)不變或信邋的時(shí)間選擇性衰落可以忽略灼環(huán)境，如無(wú)線局域闕(融N)，數(shù)字音頻廣播(DAB)，數(shù)字視頻地面廣播(DVB—T)的固定和便攜接收等。因此，有必要進(jìn)一步研究高速移動(dòng)環(huán)境下，基于OFDM的遂信系統(tǒng)。此外，空時(shí)鸛是撬

3、毫無(wú)線逶信系統(tǒng)傳輸容量和頻譜效率的有效途經(jīng)之一。因此，將OFDM技術(shù)與空時(shí)謠褪結(jié)合，并雖應(yīng)魘予耨一代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，亦是僵褥研究的課題。本文以國(guó)家863項(xiàng)目《新一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線傳輸鏈路》為背景，薺以歐洲數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)為倒，對(duì)時(shí)變多徑信道一F，OFDM系統(tǒng)的載波同步，信道估計(jì)，均衡以及空頻分組編碼(SFBC)的E海變通大舉工學(xué)博士學(xué)位論文OFDM系統(tǒng)解碼算法方面進(jìn)行了一定的研究。在論文中，首先討論了時(shí)變多徑信邋的統(tǒng)計(jì)特性，并給出了論文中仿真采用的GSMTU(典型城市環(huán)境)和HT(丘陵地形環(huán)境)兩種信道模型及其統(tǒng)計(jì)特性

4、。然后，以DVB一善系統(tǒng)必倒，定量分析了符號(hào)定時(shí)，載波和采樣鐘同步以及信道時(shí)變對(duì)OFDM系統(tǒng)性能的影響。提出了一種采用離散導(dǎo)頻的載波頻偏估計(jì)算法。在對(duì)交信道下，OFD8系統(tǒng)～般利用連續(xù)導(dǎo)頻完成載波頻偏的精確估計(jì)，而采用離散導(dǎo)頻估計(jì)信道頻率響應(yīng)。若將離散導(dǎo)頻用于載波頻偏估計(jì)，則可以舍棄連續(xù)導(dǎo)頻，從兩提贏系統(tǒng)的頻譜效率。論文中提出的采用離教導(dǎo)頻的算法，利用了離散導(dǎo)頻分布的對(duì)稱性，克服了定時(shí)偏差造成的導(dǎo)頻相位旋轉(zhuǎn)豹影睫。仿囊結(jié)果表疆，采靂褰教導(dǎo)菝算法豹載波菝饋信詩(shī)性能與采用連續(xù)導(dǎo)頻的算法接近或在實(shí)際應(yīng)用中是可以接受的。在時(shí)交倍道下，對(duì)

5、最小二乘(瞞)幫線性最小均方誤差(LMMSE)信遘估計(jì)算法分析的基礎(chǔ)上，提出一種適用于快時(shí)變信道，基于頻域?qū)ьl時(shí)域處理的信道估計(jì)算法。該算法將頻域?qū)ьl估計(jì)的信道頻率響應(yīng)，經(jīng)過(guò)離教嬉立盱逆變換(IDFT)后，獲得俗道沖擊嚷應(yīng)。在時(shí)域進(jìn)行降噪處理后，再經(jīng)過(guò)離散傅立葉正變換(DFT)后，獲得信道頻率響應(yīng)的估計(jì)。與傳統(tǒng)基予DFT交換方法不麓，本文提塞鯰算法獲褥熬僖遂沖擊響應(yīng)等效于利用頻域?qū)ьl對(duì)應(yīng)的時(shí)域序列經(jīng)過(guò)與接收信號(hào)進(jìn)行循環(huán)相關(guān)獲褥腑信道沖擊響應(yīng)。函此，估計(jì)的信遂沖擊喃應(yīng)中由DFT交換造成的頻譜泄漏等效予頻域?qū)ьl時(shí)域序列的自相關(guān)誤差。

6、然后，提出一種自相關(guān)誤差消除算法，該算法可明顯降低有效信道路徑增益的估計(jì)誤差。越外，利用路徑增慈的時(shí)域相關(guān)特性，提出一種時(shí)變信道下路徑檢測(cè)算法。該算法能有效提高路徑增益的信噪比，從而提高有效路徑檢測(cè)酶可靠性。從對(duì)OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)的研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)信道時(shí)變較快時(shí)，由于子載波聞干擾(ICI)的影嗡，即使憝在信道完全已知酶清流下，采焉單抽頭追零(ZF)均衡算法的OFDM系統(tǒng)在高信噪比(SNR)時(shí)仍然存在誤碼玨摘要平朦。因此，論文討論了快時(shí)變信遂下，OFDM系統(tǒng)的zF露L躞SE均鏌；算法。并且，將蘺西攝毽的信道估計(jì)算法應(yīng)用予均衡算法中

7、。蟲于該均衡算法可視為多個(gè)子載波數(shù)據(jù)的聯(lián)合均衡，函此可有效降低ICI的影響。在無(wú)線信道下，將空時(shí)碼(STC)與OFDM技術(shù)栩結(jié)合，是提高OFDM系統(tǒng)性能的有效途徑之～。在對(duì)空時(shí)分組碼(STBC)和空時(shí)格碼(STTC)分析的基礎(chǔ)上，討論了基予Alamouti正交STBC的空頻分組編碼(SFBC)茲OFDM系統(tǒng)露最優(yōu)耪籬他極大似然罐L)解瑪算法。SFBC憋最蕊艇L解瑪黧法的復(fù)雜度隧鸚符號(hào)星座的大小成指數(shù)增艇。論文中涯臻了簿他ML解碼算法在準(zhǔn)平垣衰落信邋下性麓最優(yōu)，僵是在頻率選擇性衰落信道下，該算法的猛麓將隨～個(gè)褐周期內(nèi)的裰鄰子信遵變

8、化的蕊囂l霜降低。針對(duì)嚴(yán)重頻率選擇性衰落信道下的SFBC-OFDM系統(tǒng)，提出了～種級(jí)聯(lián)鰣L解碼冀法。級(jí)聯(lián)的戡解鸚算法分鼯步完成。首先采用簡(jiǎn)化的札算法分別對(duì)每個(gè)空肘分組碼中的碼符號(hào)獨(dú)立解碼。然后通過(guò)解碼所得靜磁符號(hào)椽選一個(gè)較小麴星座符號(hào)集，并在該符號(hào)集中采爆強(qiáng)L簿