無線OFDM與MIMO系統(tǒng)中的信道縮短均衡器研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，未來無線通信要求有更快的數(shù)據(jù)傳輸速率、更高的頻譜利用率和更高的通信質(zhì)量。正交頻分復用(OFDM)技術(shù)具有高頻譜效率和較強的抗多徑干擾能力，多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)可以在不增加額外發(fā)射功率的前提下極大地提高通信系統(tǒng)的頻譜效率和通信鏈路的可靠性，它們已成為未來無線移動通信(如LTE、4G、UWB等)的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 在OFDM通信系統(tǒng)中，通常將循環(huán)前綴(CP)插入到OFDM符號之前作為保護間隔以消除無線

2、多徑衰落信道造成的載波間干擾(ICI)和符號間干擾(ISI)，為了最大限度地消除ISI和ICI，一般要求CP長度大于信道沖激響應長度。由于無線信道的復雜性，在很多情況下，信道時延擴展很長而導致系統(tǒng)CP的長度不足，因此需要引入信道縮短均衡器(CSE)來縮短信道時延擴展長度，進而實現(xiàn)使用更短的CP來消除ISI和ICI，降低由CP所造成的帶寬和功率的損失?，F(xiàn)有的信道縮短均衡算法(如MMSE算法、MSSNR算法、MGSNR算法、MBR算法及Mi

3、n-ISI算法等等)都定義了一個時延為△，長度為v+1的能量窗，其最優(yōu)目標函數(shù)值都是在遍歷最佳時延后得到的，通常最佳時延大于零。本文通過理論與仿真證明了，對于實際的無線OFDM系統(tǒng)而言，最佳時延應為0。常規(guī)信道縮短均衡器中遍歷最佳時延的操作不僅增加了算法的復雜度，而且還導致無法徹底去除ISI，降低了系統(tǒng)的性能。
　　 目前，信道縮短均衡器的設(shè)計與算法大多是針對有線通信系統(tǒng)(如DSL，DMT)的信道特性提出的，其信道模型是零極點的

4、系統(tǒng)模型，信道縮短均衡算法需要對系統(tǒng)的零點和極點都進行優(yōu)化處理；即使是針對無線通信系統(tǒng)提出的MBER算法也并未考慮無線通信系統(tǒng)的信道特性。針對實際無線信道的特點，設(shè)計了一種基于零點消除的無線OFDM信道縮短均衡器，該接收均衡器利用零點消除的方式有效地縮短信道時延擴展長度，并采用反饋濾波器的形式來實現(xiàn)無限沖激響應濾波器。該方案不僅降低了信道縮短均衡器算法的復雜度，而且也大大簡化了無線OFDM系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。仿真結(jié)果驗證了該方案和算法的有

5、效性。
　　 在時分雙工(TDD)無線通信中，上行鏈路和下行鏈路采用相同的載頻，當移動終端的速度不大時可以采用上行鏈路的信道估計參數(shù)，對下行的數(shù)據(jù)進行預均衡處理。預均衡技術(shù)不但可以使OFDM系統(tǒng)更靈活有效地選擇調(diào)整下行鏈路系統(tǒng)參數(shù)(如帶寬、子載波分配等)，而且可以大大簡化移動終端接收機的設(shè)計。本文設(shè)計了一種簡單的發(fā)射機信道縮短預均衡器，并分析了預均衡器的性能。理論和仿真結(jié)果表明，由于沒有接收機端的噪聲增強效應，發(fā)射機預均衡器的性

6、能要優(yōu)于接收機均衡器。
　　 MIMO技術(shù)通過在通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端同時配置多根天線，可以在不增加額外發(fā)射功率和帶寬的前提下極大地提高通信系統(tǒng)的頻譜效率和通信鏈路的可靠性。MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)的結(jié)合可以克服頻率選擇性衰落、增加系統(tǒng)容量和提高頻譜利用率，是未來無線通信技術(shù)研究的熱點。MIMO-OFDM系統(tǒng)中利用CP來消除OFDM系統(tǒng)的ISI和ICI，但CP過長會降低數(shù)據(jù)傳輸速率，增加系統(tǒng)復雜度。因此在ISI嚴重的MIMO