本文選題：移動(dòng)通信　切入點(diǎn)：正交頻分復(fù)用　出處：《重慶大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：正交頻分復(fù)用技術(shù)具有抗多徑衰落能力強(qiáng)、頻譜利用率高、信道均衡簡(jiǎn)單、便于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，是后3G時(shí)代通信系統(tǒng)物理層的核心技術(shù)。移動(dòng)環(huán)境中多普勒頻展產(chǎn)生的子載波間干擾會(huì)破壞OFDM子載波的正交性，影響系統(tǒng)性能，因此載波間干擾抑制是OFDM移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一。 本文結(jié)合實(shí)際OFDM系統(tǒng)項(xiàng)目，，從ICI抑制算法和系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面展開(kāi)研究，主要工作如下： ①分析了移動(dòng)環(huán)境下OFDM系統(tǒng)ICI的成因和對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)單個(gè)多普勒頻移和多普勒頻展的ICI影響分別做了分析和仿真。仿真結(jié)果表明，多普勒頻展是移動(dòng)信道時(shí)變性的主要因素。 ②ICI抑制算法需要綜合考慮抑制效果、頻譜利用率和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。ICI自消除算法通過(guò)改變系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)來(lái)抑制ICI，分別驗(yàn)證了編碼和時(shí)域加窗抑制ICI的效果和仿真對(duì)比了系統(tǒng)性能，分析發(fā)現(xiàn)ICI自消除算法存在頻譜利用率低和性能的地板效應(yīng)等缺點(diǎn)�；陬l域均衡的信道估計(jì)算法通過(guò)導(dǎo)頻輔助準(zhǔn)則估計(jì)的信道響應(yīng)矩陣均衡接收信號(hào)以抑制ICI，對(duì)傳統(tǒng)的LS和LMMSE算法做了理論分析、仿真和性能評(píng)估，并對(duì)比仿真了不同信道環(huán)境下常用導(dǎo)頻圖案的性能。仿真結(jié)果表明傳統(tǒng)的信道估計(jì)算法存在性能上的極限。 ③為克服傳統(tǒng)一維信道估計(jì)算法在移動(dòng)環(huán)境下存在性能極限的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并研究了基于二維頻域信道估計(jì)的簡(jiǎn)化G矩陣算法，該算法考慮了鄰近子載波的影響，通過(guò)計(jì)算相鄰兩個(gè)符號(hào)的時(shí)域沖擊響應(yīng)斜率來(lái)對(duì)時(shí)變信道做線性近似，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的信道估計(jì)算法且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低。針對(duì)簡(jiǎn)化G矩陣算法直接采用IFFT計(jì)算時(shí)域沖擊響應(yīng)會(huì)引入誤差這一問(wèn)題，本文提出了一種時(shí)頻變換的修正方法，仿真表明算法修正后其MSE和BER性能均有一定程度的提升。 ④完成了簡(jiǎn)化G矩陣算法的FPGA實(shí)現(xiàn)，解決了實(shí)際通信中ICI影響系統(tǒng)性能的問(wèn)題，設(shè)計(jì)中為減少硬件資源消耗提出了邏輯和存儲(chǔ)資源流水線分時(shí)復(fù)用等優(yōu)化方案。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的模塊功能正確，資源消耗較少，能夠有效抑制ICI。
[Abstract]:Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has the advantages of strong anti-multipath fading ability, high spectral efficiency, simple channel equalization and easy hardware implementation. It is the core technology of the physical layer of communication system in the post-3G era. The inter-carrier interference generated by Doppler frequency expansion in mobile environment will destroy the orthogonality of OFDM subcarriers and affect the performance of the system. Therefore, inter-carrier interference suppression is one of the key technologies in OFDM mobile communication. Combined with the actual OFDM system project, this paper studies the ICI suppression algorithm and the system FPGA implementation. The main work is as follows:. The main contents are as follows: 1. The causes of ICI and its influence on OFDM system in mobile environment are analyzed, and the ICI effects of single Doppler frequency shift and Doppler frequency spread are analyzed and simulated respectively. The simulation results show that, Doppler frequency spread is the main factor of time variation of mobile channel. 2ICI suppression algorithm needs to consider the suppression effect synthetically. Spectrum efficiency and implementation complexity. ICI self-cancellation algorithm suppresses ICI by changing the system parameter design. The results of coding and time-domain windowed suppression of ICI are verified, and the system performance is compared by simulation. It is found that the frequency domain equalization based channel estimation algorithm equalizes the received signals by the channel response matrix estimation based on the pilot auxiliary criterion to suppress the frequency domain equalization of the received signals. The traditional LS and LMMSE algorithms are analyzed theoretically. The performance of common pilot patterns in different channel environments is compared and the simulation results show that the traditional channel estimation algorithms have performance limits. In order to overcome the performance limit problem of traditional one-dimensional channel estimation algorithm in mobile environment, a simplified G-matrix algorithm based on two-dimensional frequency-domain channel estimation is designed and studied. The influence of adjacent subcarriers is considered in this algorithm. Linear approximation of time-varying channels is made by calculating the time-domain impulse response slope of two adjacent symbols. The performance of channel estimation algorithm is better than that of traditional channel estimation algorithm and the complexity of implementation is low. To solve the problem that the error will be introduced to calculate the time-domain impulse response of the simplified G-matrix algorithm directly by using IFFT, a modified time-frequency transform method is proposed in this paper. The simulation results show that the MSE and BER performance of the modified algorithm are improved to some extent. (4) the FPGA implementation of simplified G-matrix algorithm is completed, and the problem that ICI affects the system performance in actual communication is solved. In order to reduce the consumption of hardware resources, an optimization scheme such as logic and pipeline time-sharing reuse of storage resources is put forward in the design. The system test results show that the module designed in this paper has correct function and less resource consumption, which can effectively suppress ICII.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.53

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本文編號(hào)：1588664