具有自适应保护间隔长度及调制方式的自适应OFDM（AOFDM）系统的研究

摘要

下一代移动通信的实现,需要我们从构成通信系统的各个方面去努力.在应用层,我们需要研究更好的信源压缩算法,使多媒体业务对信道带宽的需求减少,对带宽动态变化的适应性增强.对于链路层,我们需要研究更加有效的无线资源管理策略,以便在有限的带宽上更有效的承载具有不同Qos要求的业务.对于物理层的要求则是更高的传输速率,更高频谱利用率以及更小的信道粒度.OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的可用信道粒度小,对付频率选择性保护衰落能力强,是下一代移动通信中的一种非常有竞争力的物理层技术.因为其信道粒度小,因此可以很容易的承载具有多种Qos要求的业务,而对付频率选择性衰落能力强的特点使其很适合用来传输视频等具有高速速率要求的业务.但是,决定通信系统调制参数的信道响应和RMS时延扩展由于物体的运动或者环境的变化而动态变化,传统的静态确定OFDM系统调制参数的方法的频谱效率不够高.为了提高OFDM的频谱效率,我们设计了一个能根据信道特征动态改变其调制方式以及保护间隔的自适应OFDM(AOFDM,Adaptive Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统.和任何自适应系统一样,此系统包括信道估计,调制参数选择,以及信令三个主要部分.该文首先介绍了实现下一代移动通信所涉及的各种关键技术.作为该文的研究背景,简单的介绍了国际上为了实现下一代移动通信系统在各个方面所取得的进展.并介绍了该文的主要工作及贡献.然后在第2章,详细讨论了AOFDM的系统结构.分析了传统的OFDM所存在的优缺点,在此基础上提出了AOFDM系统,并首次将可变保护间隔的概念引入AOFDM系统.比较了各种双工方式,信令传递的优缺点,并在此基础上确定了该系统所采用的方案.给出了系统的收发两端的交互流程,帧结构,及收发机的结构框图.该文第3章详细的讨论一类信道估计方法:基于导频的信道估计法.给出了最大似然估计及最小均方估计的信道响应估计表达式,分析和比较了这两种估计方法的性能,实现复杂度.并讨论了导频的最佳摆放位置,同时也介绍了一些实际实现的方法.提出了一种简单有效的信道RMS时延扩展的估计方法.最后给出了一种信道响应及RMS时延扩展联合估计的简单方法.在该文的第4章详细分析了调制参数选择的问题.首先在信道估计完全正确的假设下,推导出了调制方式切换门限与目标误码率在即时误码率及平均误码率约束下的关系表达式.接着分析了信道估计误差及信道时延对于自适应调制的影响,给出了在这些实际情况下,切换门限的设定方法.分析了RMS时延扩展估计误差对于保护间隔长度选定的影响,并给出仿真结果.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1应用层的研究进展

1.2链路层的研究进展

1.3物理层的研究进展

1.3.1提高传输带宽

1.3.2容量迫近技术(Capacity Approaching)

1.3.3 容量增强技术(Capacity Enhancement)

1.4本文的主要工作及贡献

1.5 小结

2自适应OFDM系统

2.1研究背景

2.2双工模式

2.3信令方式

2.4系统结构

2.4.1数据帧结构

2.4.2发送端流程

2.4.3接收端流程

2.5 小结

3信道估计

3.1信道响应的估计

3.1.1 信号模型

3.1.2 性能分析

3.1.3实现上的考虑

3.2多径时延的估计

3.2.1 模型

3.2.2性能及仿真

3.3信道响应和RMS时延扩展的联合实现

3.4小结

4调制参数选择

4.1调制方式的选择

4.1.1 信道知识完全的情况

4.1.2信道信息不完全情况

4.2保护间隔的长度的选择

4.2.1 保护间隔长度的选择及信道估计对其的影响

4.2.2仿真

4.3小结

总结及展望

参考文献

作者读研期间公开发表及录用的论文

致谢