OFDM无线通信系统中ICI自消除算法的研究

摘要

正交频分复用(OFDM)在移动环境中的应用是近年来研究的热点之一，已成为继CDMA技术之后在宽带无线接入以及第四代移动通信中的又一核心技术。虽然抗多径信道频率选择性衰落是OFDM最突出的一个优点，但信道的任何时变特性都会降低系统的性能。移动OFDM系统时变失真的原因包括收/发载波频偏、取样时钟频偏、振荡器相位噪声和信道多普勒频移等。载波频偏破坏了OFDM系统中子载波间的正交性，造成了OFDM载波间干扰(ICI)，这是引起性能下降的重要原因。
　　 本文以正交频分复用(OFDM)技术为基础，对其系统中的ICI形成原因进行较详细的研究和分析，重点分析了频偏对系统造成的影响，然后阐述了一系列子载波干扰自消除(ICISC)方案及其改进形式Data-Conjugate算法，利用Matlab软件，在高斯白噪声信道(AWGN Channel)和瑞利信道(Rayleigh Channel)中分别仿真OFDM系统的链路结构，得出仿真曲线来验证算法的有效性。理论和计算机仿真结果都表明了ICISC方法的优越性。仿真结果表明，ICISC算法及其改进算法Data-Conversion算法有效地降低了ICI的影响，具有很好的误码率性能，提高了OFDM通信系统可靠性。尤其是改进的算法Data-Conjugate算法在信噪比较低、频偏较大时对ICI的抑制效果比传统的Data-Conversion算法更加显著，所以Data-Conjugate算法可用于多载波通信系统中以获得性能更好的通信质量。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引 言

第一节 第四代移动通信

1.1.1 第四代移动通信的简介

1.1.2 第四代移动通信的关键技术

第二节 OFDM的技术背景及研究意义

1.2.1 OFDM技术发展的历史背景

1.2.2 OFDM技术的研究意义

第三节 OFDM中的关键技术

第四节 关于本文

第二章 OFDM通信系统的基本原理

第一节 单载波与多载波通信系统

2.1.1 单载波传输系统

2.1.2 多载波传输系统

第二节 频分复用与正交频分复用

2.2.1 频分复用

2.2.2 正交频分复用

第三节 正交频分复用原理

2.3.1 多进制数字调制方法

2.3.2 OFDM基本原理

2.3.3 快速傅里叶变换在OFDM系统中应用的原理

2.3.4 OFDM的保护间隔和循环前缀

第四节 OFDM系统的主要优缺点

2.4.1 OFDM系统的主要优点

2.4.2 OFDM系统的主要缺点

本章小结

第三章 无线衰落信道

第一节 无线信道的传播特性及其影响

3.1.1 大尺度衰落

3.1.2 中等尺度衰落

3.1.3 多径衰落

3.1.4 多普勒效应

3.1.5 时延扩展

3.1.6 角度扩展

第二节 各种信道模型

3.2.1 AWGN信道

3.2.2 多径瑞利信道

3.2.3 多普勒扩展信道

3.2.4 复合信道

3.2.5 多径衰落信道建模

第三节 本文中的信道模型

3.3.1 AWGN信道模型及参数

3.3.2 Rayleigh信道模型及参数

本章小结

第四章 OFDM系统中子载波间干扰的分析

第一节 OFDM系统ICI产生的原因

4.1.1 同步

4.1.2 多普勒频移

第二节 载波频率偏移引起的子载波间干扰分析

4.2.1 载波频率偏移对系统的影响

4.2.2 载波频率偏移对系统载波干扰比的影响

本章小结

第五章 OFDM系统中消除ICI的方法

第一节 ICI干扰消除方法介绍

5.1.1 频域均衡

5.1.2 时域均衡

5.1.3 ICI自消除方案

5.1.4 其他的干扰消除方法

第二节 ICISC算法的基本思想

5.2.1 一阶恒定值方法(constant方法)

5.2.2 一阶线性方法(linear方法)

5.2.3 高阶干扰自消除方法

第三节 对ICISC方法的深入分析

5.3.1 ICI系数的分析

5.3.2 载波干扰比(CIR)的分析

第四节 取共轭的ICISC方法(data-conjugate方法)

5.4.1 PAPR对系统的影响

5.4.2 改进的ICISC算法——Data-Conjugate方法

5.4.3 Data-Conjugate方法的CIR分析

本章小结

第六章 ICISC算法的仿真与结果分析

第一节 本系统的设计及参数选择

6.1.1 系统实现目标

6.1.2 系统参数的选择

第二节 AWGN信道下对ICISC算法的仿真

6.2.1 系统仿真链路说明

6.2.2 仿真结果分析

第三节 Rayleigh 信道条件下对ICISC算法的仿真

6.3.1 系统仿真链路说明

6.3.2 仿真结果分析

本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、学术论文及研究成果