双选择性衰落信道中OFDM检测算法研究

摘要

正交频分复用（OFDM）凭借其较强的抗多径干扰能力，在通信系统得到了广泛应用。大多数无线通信信道不仅是多径的，而且也是时变的，它同时表现出时间和频率选择性衰落，通常被称作双选择性衰落信道。在终端高速移动的通信系统中，信道的时变特性更加明显，由此产生的多普勒扩展效应破坏了 OFDM系统中子载波间的正交性，从而引起子载波间干扰（ICI）。ICI的存在显著影响了OFDM系统的性能，即它使得现有的检测算法难以取得理想的性能，并且随着子载波个数的增加，现有检测算法面临着过高的复杂度，这使得双选择性衰落信道中能较好权衡性能和复杂度的OFDM检测算法成为一个关键的难点问题。
　　本文针对上述问题，对双选择性衰落信道中的OFDM检测算法展开研究。首先，本文介绍了 OFDM的基本原理，给出了双选择性衰落信道的建模方法，并在此基础之上分析了ICI产生的原因，进而介绍了几种ICI抑制方法。然后介绍了几种经典的线性与非线性检测算法，包括最小二乘、最小均方误差、排序连续干扰消除、最大后验概率检测等。
　　接着，针对降低复杂度的问题，本文重点研究了基于部分快速傅里叶解调（PFFT）的检测算法并对其进行改进。本文采用信干噪比最大（SINR）窗函数的设计方法，对现有基于PFFT的检测算法进行了改进，能够在性能略微损失的情况下显著降低现有算法的复杂度。部分快速傅里叶解调作为一种新型的解调方式，它通过对信号进行分段处理，并在每段信号后进行补零，从而使得子区间信号与原信号的长度保持一致。这种方式可以将ICI对信号的影响分配给补零部分，进而有效抑制ICI。本文所提算法不仅能充分利用PFFT在抑制ICI方面的优势，而且能利用频域信道的带状性质达到降低检测算法复杂度的目的。
　　为了降低双选择性衰落信道中 ICI对 OFDM系统性能的影响，本文重点研究基于加权分数傅里叶变换（WFRFT）的迭代检测算法并对其提出改进。由于线性均衡难以取得较好的性能，本文提出基于最优阶WFRFT的迭代干扰抵消（ISDIC）检测算法。不同于已有算法是根据载干比推导出固定的最优阶，本文根据不同的SNR实时计算最优阶，从而确定当前SNR下最优的WFRFT变换矩阵。尽管引入了复杂度的提升，但是能够获得更好的检测性能。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2检测算法的研究现状与发展

1.3本文研究内容

第二章 OFDM系统的经典检测算法

2.1引言

2.2 OFDM原理

2.3双选择性衰落信道模型

2.4 OFDM系统线性检测算法

2.5 OFDM系统非线性检测算法

2.6本章小结

第三章 基于PFFT的低复杂度检测算法

3.1引言

3.2信道模型

3.3部分快速傅里叶解调

3.4离散部分快速傅里叶解调

3.5改进的基于PFFT的低复杂度检测算法

3.6算法复杂度分析

3.7仿真结果和性能分析

3.8本章小结

第四章 基于最优阶WFRFT的迭代检测算法

4.1引言

4.2系统模型

4.3加权分数傅里叶变换（WFRFT）

4.4改进的基于最优阶WFRFT的迭代检测算法

4.5仿真结果和性能分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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