高速移动环境下OFDM系统调制及多普勒补偿技术研究

发布时间：2020-05-16 23:20

【摘要】：在高速移动环境下,发射端和接收端双方之间的相对高速运动使得信道快速变化,产生明显的多普勒扩展,破坏OFDM子载波间的正交性,造成子载波间干扰(7)Inter-carrier Interference,ICI(8),严重影响无线通信系统的性能。因此,本文通过研究OFDM抗多普勒频移的调制技术和OFDM多普勒补偿技术去有效对抗ICI,提高通信系统的性能。研究内容和贡献可分为以下四点:1、针对DAPSK易受由载波频偏和多普勒频偏所引起的频率偏移的影响,将DAPSK中单差分相位DPSK替换成能够有效对抗频率频移的双差分相位DDPSK,提出了一种差分幅度DASK和双差分相位DDPSK联合调制方法,简称为DDAPSK。仿真结果表明,与DAPSK相比,DDAPSK能够更好的对抗频率偏移所带来的影响,尤其是在频率偏移不变的情况下,甚至能够完全抵消频率偏移的影响,并且当圆周比率a取1.7时,DDAPSK获得最佳误码率性能。2、为了能够实现高速率传输,进一步将DDAPSK与OFDM相结合,提出了OFDM-DDAPSK时域差分和OFDM-DDAPSK频域差分两种方法。仿真结果表明,在较大信噪比下,无论是OFDM-DDAPSK时域差分还是OFDM-DDAPSK频域差分都比对应的OFDM-DAPSK时域差分和OFDM-DAPSK频域差分具有更好的抗多普勒频移性能,尤其对于OFDM-DDAPSK频域差分方法而言,这种效果更加明显,并且验证了OFDM-DAPSK时域差分对多普勒偏移是敏感的,而OFDM-DDAPSK频域差分对多径时延是敏感的,这也与理论分析结果是一致的。3、通过引入更符合实际信道的3D散射模型,提出了一种基于波束形成的3D多普勒补偿方法。接收信号首先通过一个预先设计的三维波束形成网络,利用3D波束形成的三维空间选择性,将具有不同到达角的多径信号分离。然后对分离后的各路径信号执行3D多普勒补偿,实现更精确的多普勒补偿。该方法不仅避免了复杂的时变信道估计方法而且还能获得分集增益。仿真结果证明,与传统多普勒补偿方法相比,该方法获得了更好的误码率性能,同时避免了“错误地板”效应,对时变信道具有良好的鲁棒性。4、通过引入更符合实际信道的3D散射模型,提出一种基于扇形天线的3D多普勒补偿方法。该方法通过理想扇形天线将入射信号分角度接收,使得每个扇形天线接收信号经历更小的多普勒扩展并且对应的多普勒频移范围更集中,从而激活多普勒补偿。多普勒补偿目的就是减小ICI,该方法通过使ICI功率最小的频率值去补偿接收信号。通过仿真结果表明,与传统多普勒补偿方法相比,该方法获得更好的误码率性能,并且更适合处理归一化多普勒频偏较大的情况。
【学位授予单位】：桂林电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.53

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本文编号：2667509