高速移动OFDM系统基于波动性分解模型的信道均衡方法研究

在高速移动环境中，信道均衡是决定正交频分复用（OFDM）系统性能的关键要素，而消除多普勒效应引入的子载波间干扰（ICI）是信道均衡的核心问题。现有均衡方法的缺点是在抵消ICI时很难做到性能与复杂度的有效平衡。本项目针对目前OFDM均衡的研究现状，建立波动性分解信道模型，进而提出一种低复杂度、高性能的均衡器设计新方法。主要研究内容包括：分析现有双选择性信道模型的特点，建立一种简单准确的信道时变模型；利用循环前缀与OFDM符号之间的信息冗余，提出一种符号重构方法增强均衡器性能；基于新建信道模型，结合均衡过程研究ICI的有关特性，为平衡均衡器性能与复杂度寻找解决方案；最后仿真均衡器性能，优化关键参数，验证设计目标。本课题的理论意义在于提供一种结合时域信号处理在频域消除信道影响的OFDM均衡方法，为突破OFDM应用于高速移动环境的技术瓶颈奠定基础。

信道均衡是宽带无线通信领域研究的重要内容。高速移动OFDM系统中，以抵消子载波间干扰(ICI)为主要目标的信道均衡是极具挑战性的研究课题之一。本项目针对目前OFDM均衡的研究现状，提出了基于波动性分解信道模型的低复杂度均衡方法。研究工作主要围绕几个方面展开：①分析现有双选择性信道建模，建立了一种基于波动性分解的信道模型，可以在精确描述信道时变性的基础上便于提取多普勒效应引入的ICI。②基于新建的信道模型，深入研究了ICI在各个子载波间的分布特征，利用信道增益矩阵的可分特性提出了并行滤波结构提取ICI，从而消除信道时间选择性衰落。③利用循环前缀(CP)与OFDM符号间的信息冗余，提出了符号重构及迭代均衡的方法来改善解调器性能，并完备了时频统一的信号处理方法。④针对当前移动环境信道信息获取较为复杂的问题，本项目深入研究了时域/频域信道估计算法，在降低复杂度的同时有效提高了移动信道响应的估计精度；结合提出的信道均衡方法，仿真验证了本项目提出方法的有效性。本项目研究为高速移动环境宽带通信系统设计提供了新的思路和理论依据。在本项目经费的资助下，取得了一系列处于领先地位的学术成果，先后在国内外一些著名的期刊和会议上发表15篇高水平学术论文，包括SCI期刊论文11篇，EI论文14篇，IEEE期刊论文6篇。有5篇论文发表在本领域著名期刊IEEE Transactions上，包括IEEE Transactions on Broadcasting, IEEE Transactions on Cybernetics, IEEE Transactions on Multimedia等。申请国家发明专利10项，已授权国家专利1项。在项目资助期间，负责人晋升教授职称，被评为信号与信息处理学科博士生导师，被推选为IEEE高级会员，获得多项荣誉和科研奖励。项目资助了10名博/硕士研究生，其中6名研究生取得了硕士学位。