自适应波束形成技术在OFDM系统中的应用研究

发布时间：2017-06-16 02:00

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【摘要】：正交频分复用(OFDM)既是调制技术又是复用技术。OFDM技术将串行高速数据变为低速的并行数据,并调制到相互正交的子信道上进行传输。由于子信道的码元持续时间相对增加,这样可以减少因无线信道多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的码间干扰,同时在OFDM系统中各路子载波的已调信号频谱有部分重叠,因而使得频带的利用率得到了极大的提高。在无线资源日趋紧张的今天,运营商很难再通过拓展频谱宽度的方式来提高网络容量,为了进一步提高频谱的利用率,在现有的OFDM系统下,运营商会在不同的小区/扇区之间采用相同的频段,即频率复用。此举导致小区的边缘产生严重的同频干扰问题,同频干扰不仅使系统的误码率性能下降,同时系统的覆盖范围也会缩小,因此抑制同频干扰非常必要且具有实际意义。自适应波束形成技术是智能天线系统的关键技术之一,其原理是使天线主波束对准期望信号的方向,零陷或旁瓣对准干扰信号的方向,从而达到抑制或消除干扰信号的目的。因此,将OFDM技术与自适应天线技术相结合可以有效的对抗系统中存在的同频干扰问题。本文对自适应波束形成技术在OFDM系统中应用进行了研究,所作的工作主要包括以下几点:1、研究了OFDM系统同步相关性原理,分析了符号定时同步误差、采样同步误差和载波频偏同步误差对OFDM系统造成的影响;对三种主要同步定时算法(SC算法、Minn算法、Park算法)进行了仿真,并分析比较了各种算法的优缺点。2、介绍了天线阵列的信号模型及信号DOA估计,通过仿真分析比较了基于空间傅里叶变换算法的DOA估计和基于MUSIC算法的DOA估计在性能上的差异。3、详细介绍了各种自适应波束形成准则以及主要自适应波束成形算法,并用图和表的形式对各种准则和算法进行了分类和总结。4、对基于DOA估计的自适应波束形成技术在OFDM系统中的应用进行了研究,仿真结果表明自适应波束形成技术能够有效的克服OFDM系统存在的同频干扰问题。MIMO技术和智能天线技术同为多天线技术,二者既有共性又有显著的区别。在带宽不变的情况下,MIMO技术可以成倍提高频谱效率。本文先从结构和原理上对智能天线和MIMO作一个比较,然后提出了一种结合了MIMO、智能天线和OFDM的系统模型,该系统通过排列调度有机的将智能天线与MIMO天线结合起来运用到OFDM系统中。该模型不仅提高系统的性能,同时也使得通信终端可以在更高的移动速度下实现可靠传输。
【关键词】：自适应波束形成 正交频分复用 多输入多输出 波达角估计
【学位授予单位】：伊犁师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 研究现状10
• 1.3 论文组织结构10-12
• 第二章 OFDM系统介绍12-22
• 2.1 OFDM的基本原理12-15
• 2.1.1 OFDM系统的调制/解调原理12-14
• 2.1.2 保护时间与循环前缀14
• 2.1.3 OFDM系统架构14-15
• 2.2 OFDM同步性能分析15-17
• 2.2.1 符号定时误差15-17
• 2.2.2 载波频偏误差17
• 2.2.3 采样同步误差17
• 2.3 定时同步算法17-21
• 2.3.1 S&C符号定时同步算法18-19
• 2.3.2 Minn算法19-20
• 2.3.3 Park算法20-21
• 本章小结21-22
• 第三章 空间信号波达方向估计及空间平滑算法22-33
• 3.1 天线阵列的信号模型及信号DOA估计22-24
• 3.2 基于MUSIC算法的信号DOA估计24-27
• 3.3 基于ESPRIT算法的信号DOA估计27-29
• 3.4 空间平滑算法29-33
• 第四章 自适应波束形成33-43
• 4.1 自适应波束形成原理33
• 4.2 波束成形准则33-37
• 4.2.1 最小均方误差(MMSE)准则33-34
• 4.2.2 最大信干噪比(SINR)准则34-35
• 4.2.3 最大信噪比(SNR)准则35
• 4.2.4 线性约束最小方差准则(LCMV)35-36
• 4.2.5 最大似然(LH)比准则36-37
• 4.3 自适应波束形成典型算法37-43
• 4.3.1 基于参考信号的自适应算法38-40
• 4.3.2 盲自适应波束形成算法40-43
• 第五章 OFDM系统的自适应波束形成43-49
• 5.1 OFDM波束形成43-46
• 5.1.1 Pre-FFT波束形成43-45
• 5.1.2 Post-FFT波束形成45-46
• 5.2 自适应波束形成在OFDM系统中的应用仿真46-47
• 5.3 一种新型多天线技术在OFDM系统中的应用47-49
• 第六章 总结与展望49-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 作者简介55-56
• 导师评阅表逡逑56

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本文编号：454040