OFDM系统中ICI分析及其消除方法研究

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正交频分复用(OFDM)是多载波调制技术的一种。它把高速数据流分为许多低速的数据流,然后将信号放到相互之间重叠、正交的子载波上同时进行传输。OFDM由于拥有很高的频谱利用率、抗多径能力强和高速数据传输的特点已经被很多无线通信系统所使用。OFDM通信系统是多个子载波并行传输,由于输出信号的子载波频谱之间相互重叠,所以要求严格保持正交。然而,由于无线信道的时变特性,信号的频率在传输过程中会出现偏移。比如,多普勒频移扩展和发射机与接收机之间的振荡频率偏移,都会破坏OFDM系统子载波之间的正交性,这将会引起子载波之间的干扰(ICI, Inter-CarrierInterference)。这些干扰使系统的性能严重下降。因此,必须抑制ICI来提高系统性能。首先,文章介绍了无线信道的特点,特别总结了延时扩展、多普勒频移扩展和OFDM系统的基本原理。然后,针对信道时变和接收端与发送端晶振频率不一致引起的ICI,展开了进一步的研究,并给出了详细的数学说明和分析。ICI不只会降低系统的信噪比,还会带来地板效应。最后,本文详细介绍了最大似然估计(ML)算法,扩展卡尔曼滤波法(EKF)和传统的自消除(SC)算法,然后在此基础上给出了一种改进的共轭对称算法。分别在高斯白噪声信道(AWGN Channel)和瑞利信道(Rayleigh Channel)下使用Matlab软件进行了仿真,然后比较和分析了各种ICI消除方法对OFDM系统的影响。随后本文提出了一种将信道估计与ICI自消除方法相结合的方案。仿真结果显示,与传统的算法相比,改进的算法的误码率得到了提高,自消除方法适合在频谱偏移比较小的情况下使用,EKF适合在频谱偏移较大的的情况下使用。信道估计与ICI自消除方法相结合的方案也使误码率得到了明显的改善。
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