高速移动OFDM系统子载波干扰的协同控制方法研究

本课题以高速铁路为背景，研究高速移动OFDM系统子载波干扰（ICI）的协同控制方法，基于建立的协同系统模型，和高速铁路无线通信中多普勒频移大、变化大，以及信道特性的时变性特点，首先研究ICI协同消除的容忍限理论与计算方法，使消除算法的消除只要达到容忍限，系统的误码率、数据传输速率等指标就能在要求范围内，并且在实际消除过程中，容忍限能容易计算。研究协同ICI模型和消除算法，分析在ICI容忍限下的消除性能，通过性能比较，确定协同消除ICI的协作方式和消除算法。研究ICI协同消除算法的复杂性控制方法，使ICI消除算法在满足容忍限的要求下复杂性尽量低，减少多普勒频偏的时变性和信道特性时变性对ICI消除性能的影响，形成完整的高速移动OFDM系统ICI的协同控制方案。课题的研究不但发展了高速移动OFDM系统子载波干扰的消除算法，并且对协同系统ICI的消除有重要的理论价值。

课题研究高速移动OFDM系统子载波干扰的协同控制方法，按计划完成了三个方向的研究：ICI协同消除的容忍限理论和计算方法；协同ICI模型和消除算法；ICI协同消除算法复杂性的控制方法。. 由于误码率指标在实际ICI消除过程中难以计算的问题，所以课题提出采用信干比作为ICI消除算法消除效果的评价指标。课题首先建立了信道容量的信干比模型，通过对该模型的分析，提出ICI消除程度的容忍限---信干比门限判断方法，使容忍限的计算转化为信干比的计算方法。接着课题在两种协同模型下，分别建立了他们的ICI模型，推导出了ICI消除下的信干比计算公式。另外，针对频偏较大的情况，提出在系统中加入频率补偿来扩大该信干比计算方法的适用范围。在此基础上，课题提出了一种计算STBC-OFDM系统误符号率的方法，进一步完善了实际ICI消除过程中ICI消除容忍限的计算方法。 以容忍限理论和计算方法为基础，课题研究了协同ICI模型和容忍消除算法。首先研究了高速移动环境下无线信道的传输模型，结合单频偏补偿消除算法提出了一种低复杂度的联合编码算法。同时，根据SFBC特殊的发码方式，从奇偶载波的角度上研究协同ICI干扰模型，根据模型，提出解码消除算法，在一个OFDM符号时隙中，将奇偶号子载波上的接收信号成对进行解码，在信号解码的同时，消除高速移动引起的子载波干扰(ICI)。接着提出一种空频分组编码(SFBC)协同OFDM系统的ICI检测算法，解决在受到由多普勒频移所引起的载波间干扰(ICI)影响情况下，通信链路性能极度恶化的问题。同时针对高速移动OFDM协同系统中存在由相位噪声引起的CPE和ICI问题，课题提出了一种STBC-OFDM 系统中相位噪声的数据段导频抑制方法，该方法在2*2的收发天线系统中，提高相位偏转估计的准确度和信号判决的准确度，同时有利于消除相位噪声引起的ICI。 课题同时研究了协同系统ICI容忍消除算法的复杂性控制方法。针对高速移动正交频分复用系统，提出了迭代消除子载波干扰的信干比差分计算方法。该方法把二次迭代的子载波干扰进行差分运算，差分运算值的加权作为干扰，每次迭代消除子载波干扰后的信号作为有用，实现信干比的计算，其计算复杂度为 。误差分析和仿真数据表明：信噪比大于10dB时，采用这种方法计算信干比与理论信干比的相对误差小于 。. 课题的其中一项研究成果已向企业进行了推广。