OFDM系统的抗ISI算法研究
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OFDM抗多径干扰的方法引言正交频分复用(OFDM)是一种广泛应用于无线通信系统中的调制技术。
OFDM系统能够有效地提高频谱利用率,在高速率和抗干扰性能方面具有优势。
然而,由于多径传播的存在,OFDM系统受到了严重的干扰。
本文将介绍OFDM抗多径干扰的方法,并从不同的角度详细阐述。
多径干扰的原因多径传播是指信号在传输过程中经过不同路径,到达接收端时会形成多个同样的信号,但信号到达时间不同。
这种现象主要由于信号在传播过程中遇到的障碍物、反射、折射和散射等引起。
多径传播会导致信号叠加,从而引起ISI(Inter-Symbol Interference,符号间干扰)。
对于OFDM系统来说,ISI是一种严重的干扰,会导致解调错误率的增加和系统性能的下降。
OFDM抗多径干扰的方法为了抵御多径传播引起的干扰,OFDM系统采用了一系列的方法,下面将对其中的几种常用方法进行详细介绍。
循环前缀循环前缀(Cyclic Prefix,CP)是OFDM系统中一种常见的抗多径干扰的技术。
它通过在每个OFDM符号的开头插入一段与OFDM符号结尾相同的循环前缀,来消除ISI的影响。
循环前缀的长度至少等于最长多径传播时间,以确保在接收端能够正确提取OFDM符号。
循环前缀可以有效地抑制ISI,提高系统的抗干扰能力。
均衡器均衡器是OFDM系统中用于抵抗多径干扰的重要组成部分。
它能够根据信道的频率响应来对接收信号进行补偿,从而消除ISI。
常用的均衡器包括线性均衡器和非线性均衡器。
线性均衡器主要通过最小均方误差(MMSE)等算法对接收信号进行平滑处理,而非线性均衡器则通过自适应算法来调整均衡器的参数,以适应信道的变化。
均衡器能够显著提高OFDM系统的抗多径干扰能力。
多天线技术多天线技术是一种通过在发射端和接收端增加多个天线来提高OFDM系统性能的方法。
多天线技术可以利用信道的空间多样性,减小信号受到多径传播引起的干扰。
具体来说,通过接收端的多天线接收到的多个信号,可以通过空间处理算法来抵消多径传播引起的干扰。
OFDM系统信道估计算法仿真研究【摘要】未来无线移动通信需要高速率和高质量的数据传输能力。
OFDM技术具有高速数据传输能力和较高的频谱利用率成为下一代无线通信的关键技术[1],而信道估计又是决定OFDM通信质量的关键技术。
本文对多载波正交频分复用(OFDM)系统最常见的两种信道估计算法,即最小平方算法和最小均方误差算法进行介绍,并在MATLAB环境下仿真比较了两张算法。
仿真结果表明MMSE算法的误码率优于LS算法,当信噪比越低时,MMSE的优越性越明显。
【关键词】正交频分复用;信道估计;最小平方算法;最小均方误差算法OFDM(Orthogonal Frequency Divi-sion Multiplexing)技术,即正交频分复用技术,它是由传统的频分复用技术(FDM)发展而来的。
OFDM技术将所传输的高速数据流分解成若干个低速数据流进行并行传输,把原本需要宽带传输的信号变成窄带即可传输的信号,并行传输比串行传输大大扩展了信号的脉冲宽度,解决信号不同频率选择性衰落这一问题。
在传统的频分复用(FDM)技术中,不同用户发送的传输信息占用不同频率的信道,在接收端使用带通滤波器将接收到的各个用户信号进行分离,各信道间需要有保护间隔,保证各载波的信号频谱互不重叠,防止不同频率的信号发生干扰,因而频谱利用率较低。
OFDM技术在FDM技术上进行提升,它使各个子载波在整个符号周期上各个子载波相互正交,这样即使它们的频谱相互重叠也可以利用正交性提取源信号,节省了宝贵的带宽资源,有效提高了频谱利用率。
2.OFDM系统的信道估计算法在无线通信系统中,多数情况下,信号传播都要经历的是多径传播。
无线通信系统必然会带来多普勒扩展,会引起信号在传输过程中的频率偏移。
前一个符号的时延扩展将会加载在它之后的另一个符号之上,从而引起了符号间干扰(ISI)。
而频率的偏移,会引起各个子载波之间的相互干扰,即载波间干扰(ICI)。
在OFDM系统中,通过添加循环前缀(CP)的方法,基本可以达到消除符号间干扰(ISI)的对系统性能的影响。
OFDM系统中的一种低复杂度带状ICI抑制算法陈东华;仇洪冰【摘要】Aiming at mitigating intercarrier interference (ICI) caused by channel time variation in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems, a low-complexity doubly iterative equalization scheme is proposed by exploiting the approximately banded structure of channel frequency response (CFR) matrix. The scalability of band size of CFR matrix enables a good tradeoff between performance and complexity. In this scheme, a linear ICI canceller is used to reduce performance degradation caused by the band approximation of CFR matrix, and an iterative equalizer with soft interference cancellation is employed to gain the Doppler diversity induced by channel time variation. Theoretic analysis and simulation results indicate that the proposed technique has both performance and complexity advantages over the classic linear minimum mean square error (MMSE) equalizer in time varying channels.%针对时变信道OFDM系统中的子载波间干扰(ICI)抑制问题,基于时变信道频城响应矩阵(CFR)的带状近似,提出一种低复杂度双迭代均衡方案.通过调整CFR矩阵的带宽大小,有效实现了性能和复杂度之间的良好折中.在检测过程中,首先利用线性ICI抵消降低了由于CFR矩阵的带状近似造成的性能恶化,其次通过迭代软干扰抵消检测算法来获得由信道时变带来的多普勒分集增益.理论分析和仿真结果表明,同传统线性最小均方误差时变信道均衡算法相比,该算法同时具有性能和复杂度的优势.【期刊名称】《电子科技大学学报》【年(卷),期】2011(040)004【总页数】5页(P519-523)【关键词】均衡器;子载波间干扰;正交频分复用;时变信道【作者】陈东华;仇洪冰【作者单位】华侨大学信息科学与工程学院福建厦门362021;西安电子科技大学通信工程学院西安710071;华侨大学信息科学与工程学院福建厦门362021;桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TN911.5在高速移动通信中,无线信道的时变引起的多普勒频移会破坏OFDM系统子载波之间的正交性,导致子载波间干扰(ICI)并恶化系统性能[1]。
OFDM技术抗ISI和ICI的性能分析正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术。
他利用载波间的正交性进一步提高频谱利用率,且可抗窄带干扰和多径衰落。
采用OFDM技术可有效地处理信道干扰,提高系统的传输速率。
OFDM技术的基本原理虽早已提出,但当时的器件水平限制了其应用。
现在由于数字信号处理技术和大规模集成电路技术(VLSI)的发展,制约OFDM技术发展的障碍已不存在。
他已在xDSL,DAB,HDTV和HFC等系统中得到成功应用。
目前对OFDM技术的研究已深入到无线信道的宽带传输。
1OFDM的基本原理和实现方法1.1OFDM的基本原理OFDM的基本思想是将所要传输的数据流分解成多个比特流,每个子数据流具有低得多的传输比特速率,并且用这些数据流去并行调制多个载波。
显然,在多载波调制的子信道中,数据传输速率降低了,符号持续时间加长了,因而对时延扩展有较强的抵抗力,减小了符号间干扰的影响。
通常在OFDM符号前加入保护间隔,只要保护间隔大于信道的时延扩展,则可以完全消除符号间干扰。
OFDM由大量在频率上等间隔的子载波构成,各载波可用同一种数字调制方法,如QPSK。
原串行的符号序列被分割成长度为N的段,每段内的N个符号分别调制N个子载波。
在传统的频分复用系统中,各载波上的信号频谱没有重叠,以便接收机中能用传统的滤波器方法将其分离、提取。
这样做的最大缺点是频谱利用率低,造成频谱浪费。
OFDM允许子载波频谱部分重叠,只要满足子载波间相互正交则可以从混叠的子载波上分离出数据信息。
当载波间最小间隔等于符号周期倒数的整数倍时,可满足正交条件。
为了提高频谱效率,一般取最小间隔等于符号周期的倒数。
OFDM的信号频谱如图1所示。
1.2OFDM的实现方法由于OFDM系统中的载波数量常达几百,所以在实际应用中不可能像传统的OFDM处理方法一样,使用几百个振荡器和锁相环进行相干解调。
因此,Weinstein提出了一种用离散傅里叶变换实现OFDM的方法。