高等数字通信第12讲 - 2013年清华最新《高等数字通信》课件

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1、《高等数字通信》AdvancedDigitalCommunications第十二讲ISI——OFDM与预编码陈巍教授上一讲回顾多入多出通信——MIMOMIMO通信利用了密集散射环境中H的满秩特性，通过空间复用增益以提高吞吐量，或通过空间分集增益提高可靠性。MIMO通信容量分析基于向量SpherePacking，但是并行信道等效深化了我们的认识。面向容量提高的V-BLAST重点在于接收机结构，MMSE是对匹配滤波和干扰抑制的最佳折中，串行干扰消除则在理论上优于并行结构。面向可靠性保障的D-BLAST通过符号的空时重复获得分集增益。在很多场合，我们通过增加传输带

2、宽获得更大的速率和分集增益。而增大带宽的直接结果是码间串扰在宽带通信中，ISI是我们必须面对的一把双刃剑本讲概要ISI的信号模型卷积表示注意卷积表示与向量表示的区别向量表示与联系及其适用场合你将看到：通过合理的收发协同，ISI在ISI信道的通信策略时变环境中非但无害，而其有利！均衡OFDM注意不同策略的应用场合预编码ISI信道的通信与MIMO通信有很多内在的联系ISI信道模型数学表达式期望信号干扰信号LL11ym[]hxmlwmhxmll[][]0[]hxmlwm[][]ll01串扰码元的个数（L-1）决定于信连续时间信道冲击响

3、应道的相干带宽和传输信号的带宽对于延迟成形信号的内积等效为离散时间模型大量的宽带有线和无线信道都可以用ISI信道描述，只不过有线ISI信道是时不变的，而无线ISI信道可能是时变的。本课程不讨论ISI信道的建模和参数估计问题！ISI信道的向量模型对于线性信号模型，我们总可以写成向量形式h0000如果你看着头晕，请参见课本225页的例子。hh0010yx[1][1]w[1]yx[2]hhh0[2]w[2]LL1200hhhL110yL[2]

4、xL[1]wL[2]00hhLL12请注意这个写法在维数000h上不具有一般性！L1简写做yHxwISI信道向量模型的几点讨论从向量形式可以看到：干扰也是信号，信号也是干扰！好的通信ISI向量模型yHxw策略是要“变废为宝”1.这个模型和上一讲的MIMO信道模型在形式上非常相似，这一点将体现在完成干扰消除的接收机结构上。2.该模型和MIMO的本质区别在于信道矩阵H的结构，MIMO的H是没有结构的，只保证满秩。而ISI信道的H具有行/列的“平移”特性，这一结构导致了OFDM。3.信道矩阵H的维数还取决于x向量的维

5、数，尽管对于任意维数，矩阵H都是满秩的，但是后面我们会看到为了充分收集x的能量，维数应大于等于“串扰范围”L4.FIR信号模型的完整描述应是半无限矩阵，但是通信中我们最关心的是x[0]的可靠检测，所以只考虑有限维的H就可以了，这是序列检测思想的一个具体应用。ISI信道通信的接收机结构类似于MIMO通信，ISI信道的通信同样具有如下四种主要接收机结构匹配滤波（内积）：适用于低SNR迫零均衡（线性解相关）：适用于高SNRMMSE：对任何SNR最优，可退化为前两者串行干扰消除（SIC）：利用已知干扰信息，结合MMSE可以达到信息论意义最优，具体应用时决策反馈均衡

6、以上几种接收机结构（均衡器）可以比照MIMO通信进行讨论。请大家注意我们课本上的讨论是基于标量形式的，但是两种方法的本质都是一样的。匹配滤波信号模型的线性组合形式期望信号干扰信号但根据h_l的平移性质，引yh1xx[1]hl[]lw入干扰一般来说是递减的l1提高X向量的维度可以增加h_1匹配滤波的输出的范数，但是也会增加干扰项Lhy11,

7、

8、

9、h

10、xx[1]hh1,[ll],hw1l2衡量接收机性能的测度是信干噪比（SINR）匹配滤波时可以选用维数为L的x向量，此时所对应的H矩阵维度是（2L-1）*L。引入长于L的x向量无法带来x[

11、1]信号能量的增加，同时干扰项也不会增加，因为=0。匹配滤波的性能之所以有这个形式，是因SINR为H矩阵的行/列平移性质2L12l0hPlSINRMFLL1122L122lk00,klhhPlkl0hl回顾之前的分析，观察h_1与其平移向量h_k的内积，可以得到这种交叉项形式分集增益是LPLL1122低信噪比近似SINRMFll2ll00hhSNR无匹配滤波时的SINR为2hP02SINRSNRhL1220l1hPlL12低SNR时干扰不是主要匹配滤波增益为l0hl矛盾

12、，所以关键