基于阵列信号处理的ofdm接收机研究与设计

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1、浙江大学硕士学位论文摘要在无线通信中，采用基于多天线的阵列信号处理技术能使系统根据信号的来波方向调整方向图，减少干扰信号的影响，提高信干噪比。在现有的移动通信系统中应用阵列信号处理可以扩大小区的覆盖范围，降低手机的功耗，增加系统的容量，降低系统的干扰，提高接收灵敏度。正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它具有频带利用率高，结构简单，抗多径衰落能力强等优点。在无线通信系统中，无线蜂窝采用的频率复用技术将产生共信道干扰(CCI)，OFDM系统对共信道干扰的影响较为敏感，当干扰较大时，接收机将无法完成正确解调。因此，本文考虑在接收端使用阵列天线来接收OF

2、DM调制的信号，利用自适应波束形成，对干扰信号形成零陷，消除或减少同频干扰带来的影响，从而提升系统的接收性能、扩大系统容量。本文围绕阵列信号处理技术和OFDM接收技术对基于阵列信号处理的OFDM接收机做了全面、系统的研究，包括系统算法仿真和基于FPGA的完整接收系统硬件设计。首先介绍了阵列天线的数学模型和空时信道模型，分析了DOA估计和自适应波束形成技术，然后重点研究阵列信号处理技术与OFDM系统相结合的两种方式，即Pl迮-FFT和POST-FFT方式，对两种方式的各种算法进行了分析与仿真，提出了一些改进方案。并且分别在不同的时延扩展、角度扩展、信噪比、信干

3、比、多普勒频偏下对PRE．FFT和POST-FFT方式进行对比仿真，指出了各自的特点和应用环境。同时，讨论了发射波束形成算法，并分时分和频分双工两种情况分析了对OFDM信号进行发射波束形成的方案。在对各种算法对比仿真的基础上，本文选取一种性能较好，且对硬件资源要求较低的阵列天线OFDM接收方案进行基于FPGA的硬件设计，给出了完整的接收流程设计，系统主要参数以及帧结构。然后详细介绍了阵列信号处理模块的硬件实现方案，给出基于DCD迭代的DOA估计和波束形成器权值计算的设计电路图，总结了OFDM解调的数据处理步骤，对系统各模块和完整方案进行定、浮点仿真比较，介绍

4、了系统的模块时钟分配方案和硬件仿真流程。关键词：阵列信号处理，OFDM，波束形成，PRE—FFT，POST-FFT，DCD迭代，FPGA浙江大学硕士学位论文ABSTRACTInwirelesscommunications，theintroductionofarraysignalprocessingtechnologybasedonmulti-antennaenablethesystemtoadjustitsbeampatternsbasedonthearrivaldirectionofsignal，decreasingtheinterferences，imp

5、rovingthesignaltointerferenceratio．Arraysignalprocessingmaketheexistingmobilecommunicationsystemexpandthecoverageareaofbasestation，lowerpowerconsumptionofmobilephones，increasesystemcapacity,reducesysteminterferenceandimprovereceivingsensitivity．OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexi

6、ng(OFDM)isamulti—carriermodulationtechnique，whichhasmuchadvantages，suchashighutilizationrateoffrequencyband，simplestructure，stronganti-fading．Inwirelesscommunicationssystems，wirelesscellularusingfrequencyreusetechnologywillresultinaCo-ChannelInterference(cci)．OFDMsystemissensitivet

7、otheimpactofinterference．Vtt／henthesystemisexistofCCI，itwillleadtodeclineinBERperformanceandnarrowcoverageofthesystem．Therefore，weconsidertheusageofthearrayantennainOFDMreceiver．Withadaptivebeamforming，wecanisolatetheinterferingsignalsfromexpectatingusers，eliminateorreducetheimpact

8、ofCO-frequencyinterference