宽带移动通信系统中ofdm技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文宽带移动通信系统中OFDM技术研究姓名：李明齐申请学位级别：博士专业：通信与信息处理指导教师：张文军20041101摘要宽带移动通信系统中OFDbt搜寒研究在过去麴20年里，移动通信在全球莲霞内褥裂了逐獯憋发展，已经历了从第⋯代模拟通信到第二代数字通信蒋到第三代多媒体通信的三个阶段。每一代静发麓都是技术的突破霸躐念酶剖薪。由于第三代移动通信系统在通信容量与质量等方面将远不能满足人们西益增长的移动多媒体应用的要求，各阐研究机构在推动第三代移动通信系统亵业化的尉时，慝蓠已经把研究重点转入毅～代移动通信的前瞻研

2、究。由于频谱资源的限制以及无线应用业务的拓展，与现在盼移动通信系统耀比，掰一代移动遵信系统具有蒜频谱效率，蔫速率，高频段和高移动速度的特点。因此，在物理层传输技术上寻求创新霸突破是耨一代移动透信系统墩得成功的关键之一。正父频分复用(OFDM)技术悬克服无线信道多径影响的有效方法之一。0F黼系统最初的应用只考虑了信道时不变或信邋的时间选择性衰落可以忽略灼环境，如无线局域阙(融N)，数字音频广播(DAB)，数字视频地面广播(DVB—T)的固定和便携接收等。因此，有必要进一步研究高速移动环境下，基于OFDM的遂信系统。此外，空时鹳是撬

3、毫无线逶信系统传输容量和频谱效率的有效途经之一。因此，将OFDM技术与空时谣褪结合，并虽应魇予耨一代移动通信系统中，亦是僵褥研究的课题。本文以国家863项目《新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路》为背景，荠以欧洲数字电视地面广播系统为倒，对时变多径信道一F，OFDM系统的载波同步，信道估计，均衡以及空频分组编码(SFBC)的E海变通大举工学博士学位论文OFDM系统解码算法方面进行了一定的研究。在论文中，首先讨论了时变多径信邋的统计特性，并给出了论文中仿真采用的GSMTU(典型城市环境)和HT(丘陵地形环境)两种信道模型及其统计特性

4、。然后，以DVB一善系统必倒，定量分析了符号定时，载波和采样钟同步以及信道时变对OFDM系统性能的影响。提出了一种采用离散导频的载波频偏估计算法。在对交信道下，OFD8系统～般利用连续导频完成载波频偏的精确估计，而采用离散导频估计信道频率响应。若将离散导频用于载波频偏估计，则可以舍弃连续导频，从两提赢系统的频谱效率。论文中提出的采用离教导频的算法，利用了离散导频分布的对称性，克服了定时偏差造成的导频相位旋转豹影睫。仿囊结果表疆，采雳褰教导菝算法豹载波菝馈信诗性能与采用连续导频的算法接近或在实际应用中是可以接受的。在时交倍道下，对

5、最小二乘(瞒)帮线性最小均方误差(LMMSE)信遘估计算法分析的基础上，提出一种适用于快时变信道，基于频域导频时域处理的信道估计算法。该算法将频域导频估计的信道频率响应，经过离教嬉立盱逆变换(IDFT)后，获得俗道冲击嚷应。在时域进行降噪处理后，再经过离散傅立叶正变换(DFT)后，获得信道频率响应的估计。与传统基予DFT交换方法不麓，本文提塞鲶算法获褥熬僖遂冲击响应等效于利用频域导频对应的时域序列经过与接收信号进行循环相关获褥腑信道冲击响应。函此，估计的信遂冲击喃应中由DFT交换造成的频谱泄漏等效予频域导频时域序列的自相关误差。

6、然后，提出一种自相关误差消除算法，该算法可明显降低有效信道路径增益的估计误差。越外，利用路径增慈的时域相关特性，提出一种时变信道下路径检测算法。该算法能有效提高路径增益的信噪比，从而提高有效路径检测酶可靠性。从对OFDM系统信道估计的研究中发现，当信道时变较快时，由于子载波闻干扰(ICI)的影嗡，即使憝在信道完全已知酶清流下，采焉单抽头追零(ZF)均衡算法的OFDM系统在高信噪比(SNR)时仍然存在误码珏摘要平朦。因此，论文讨论了快时变信遂下，OFDM系统的zF露L躞SE均镆；算法。并且，将蓠西摄毽的信道估计算法应用予均衡算法中

7、。虫于该均衡算法可视为多个子载波数据的联合均衡，函此可有效降低ICI的影响。在无线信道下，将空时码(STC)与OFDM技术栩结合，是提高OFDM系统性能的有效途径之～。在对空时分组码(STBC)和空时格码(STTC)分析的基础上，讨论了基予Alamouti正交STBC的空频分组编码(SFBC)兹OFDM系统露最优耪篱他极大似然罐L)解玛算法。SFBC憋最蕊艇L解玛黧法的复杂度隧鹦符号星座的大小成指数增艇。论文中涯臻了簿他ML解码算法在准平垣衰落信邋下性麓最优，僵是在频率选择性衰落信道下，该算法的猛麓将随～个褐周期内的裰邻子信遵变

8、化的蕊嚣l霜降低。针对严重频率选择性衰落信道下的SFBC-OFDM系统，提出了～种级联鲥L解码冀法。级联的戡解鹦算法分鼯步完成。首先采用简化的札算法分别对每个空肘分组码中的码符号独立解码。然后通过解码所得静磁符号椽选一个较小麴星座符号集，并在该符号集中采爆强L簿