正交频分复用(OFDM)作为一种多载波调制技术，以其良好的抗窄带干扰和抗多径衰落能力，已在数字视频广播(DVB)、无线局域网(WLAN)和无线城域网(WMAN)等各类无线通信系统中得到广泛应用。 随着数据传输速率的提高和用户移动性的进一步增强，无线信道环境将变得更加复杂，而应用需求也对通信系统的带宽效率和传输性能提出更高的要求。OFDM作为第四代移动通信系统(4G)的物理层关键技术之一，需要解决在高速移动信道下的设计问题。因此，本文讨论了新的数据传输和接收方案，并在时间和频率双选择性信道下，设计对应的参数估计和符号检测算法。本文具体研究内容与创新成果如下： 1.对无线信道尤其是时变信道进行了分析建模。着重阐述了时间频率双选择性衰落信道，并对目前应用于块传输系统的几种具有代表性的信道参数模型进行了比较分析。理论推导和仿真结果表明基于离散卡亨南-洛维变换的基扩展模型具有最优的均方误差适配性能，而基于过采样复指数函数的基扩展模型则较具实用性。 2.介绍了一种较新颖的OFDM通信系统。该系统使用叠加训练序列的传输方式。本文讨论了此类系统的峰均比(PAPR)情况，确定了训练序列满足最优PAPR值的条件，比较了两种不同类型的训练序列及其对峰均比的影响。在频率选择性信道下，针对常规使用一阶统计量的信道估计方法受噪声和功率分配比率影响的情况，提出了一种迭代最大似然估计算法。由于该算法同时使用了一阶和二阶统计量，性能比常规方法更稳定有效。 3.本文提出利用接收信号的循环平稳性，进行叠加训练序列OFDM系统的联合频偏和信道估计。OFDM系统对频偏较为敏感，而叠加训练序列为系统的频偏估计补偿提供新的可用资源。通过建立收发信号的表达式，该算法对接收信号的样本矩阵进行奇异值分解，获得训练序列响应信号与频偏向量，从而获得频偏与信道参数估计值。所提出的算法具有较大的频偏捕获范围，且整数倍频偏与分数倍频偏可作为整体同时被估计补偿，适用于所有基于叠加周期训练序列的通信系统。 4.在双选择性信道环境下，根据叠加训练序列OFDM系统的特点，提出一种判决反馈信道估计算法。算法根据双选择信道的基扩展模型和训练序列的周期性，建立起接收信号与信道模型系数之间的线性关系，从而得到了模型系数的最小二乘估计。为了利用信道时变特性所带来的时间分集增益，算法将当前符号判决作为已知信息，并通过IFFT将其转换到时域，与原有训练序列相加后作为新的训练序列重新进行信道估计。仿真分析表明，该算法随着迭代判决次数的增加，信道估计与检测性能都得到进一步提高。 5.子载波间干扰(ICI)消除是OFDM系统对抗时间选择性衰落的最有效方法之一。本文在分析了OFDM系统在双选择信道下的ICI产生机理后，对一些经典的ICI均衡方案进行了阐述。为了进一步提高均衡性能，文中提出了一种迭代并行干扰消除(PIC)算法。该算法分为两步，首先利用先前的符号判决消除子载波间的相互干扰，然后通过线性合并加强当前符号判决的可靠性。与经典方法相比，所提算法更灵活且计算更有效率，并且检测性能得以保持。准确的信道频域矩阵估计是ICI均衡实现的基础。除了导频符号，数据符号的辅助可以提供更有效的参数估计。文中在双选择信道下，根据基扩展信道模型和循环最小化原理，设计了一种联合信道估计和符号检测的迭代接收机。算法所使用的循环优化准则正好导出了上述的迭代PIC均衡算法。该接收机使用导频符号进行初始信道估计，但对导频的具体设置方式无任何要求。仿真分析表明该接收机方案在多普勒(Doppler)扩展较大的无线信道下仍能有效工作。 6.文中研究了一种MIMO信道下的盲信号分离算法。该算法利用信号的二阶统计特性进行预白化，进一步利用信号的常模特性进行分离。由于信号在白化处理后不相关，各输出端常模权值的更新应满足正交性，即满足正交约束条件。常规的方法是使用施密特正交法逐次进行权向量调整，因而各输出信号性能有差异。而文中提出一种使用奇异值分解(SVD)的方法确定权向量，使得各输出端的性能一致。仿真实验表明该权向量更新算法比施密特正交法更稳定且收敛速率更快。