OFDM系统中抑制相位噪声算法的研究

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OFDM作为一种高效的调制技术,能有效的对付多径衰落信道引入的符号间干扰(ISI);同时,OFDM系统频谱效率较高,可以提供更高的传输速率。因此,OFDM技术非常适用于未来的高速无线多媒体通信系统。OFDM系统要求子载波间具有严格的正交性,而且其符号周期较长,因此对本振相位噪声较为敏感。相位噪声是频率源非理想因素引入的一种随机相位干扰,对解调的OFDM信号产生两种影响:公共相位误差(CPE)和载波间干扰(ICI)。对于相噪的补偿问题,传统的方法都是对CPE进行纠正,而把ICI近似为高斯白噪声,这样的处理方法不总能满足系统性能要求。本文通过分析OFDM技术的相关理论和主要特点,以DVB-T系统为基础讨论了相噪跟踪抑制算法,并提出了改进措施、具体设计和实现,主要研究工作如下:(1)详细分析了适用于DVB-T系统的相位噪声模型的建模改进方法,并编码实现。主要思路是结合滤波器相噪模型和MATLAB自带的相噪模型,模拟出相位噪声之后再经过上采样,相位旋转等处理将其加入信号的相位之中。(2)提出一个相位噪声校正系统方案,消除系统中CPE和ICI的干扰,仿真并实现。该系统需要借助OFDM系统的连续导频信息和信道估计信息。有三个关键模块:CHE、CPE消除、ICI抑制等模块。这三个模块的算法都在频域完成,而且在信道估计和均衡完成之后,先消除CPE的干扰,再抑制ICI的干扰。(3)CHE、CPE、ICI模块的算法设计与仿真。CHE是采取在时域上进行LMMSE和线性插值,然后在频域上进行性能较好的维纳滤波插值。CPE的消除算法虽较简单,但有其缺点,本课题在连续导频选择和相位平均方法上进行了改进,取得较好效果。ICI的抑制算法先利用LMS均衡算法确定左右相邻导频点子载波的校正系数,然后利用该校正系数对其他数据子载波进行ICI校正。仿真分析表明,该相噪校正下系统不仅可以有效的减小OFDM系统中的相噪干扰,而且实现不复杂,硬件开销比较小,有一定的实用价值。
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