OFDM系統(tǒng)非協(xié)作接收關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)傳輸系統(tǒng)，以其可對抗頻率選擇性衰落，高頻譜利用率等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。其協(xié)作通信中相關(guān)問題的研究，一直是近幾年國際上研究的熱點。但是，對其非協(xié)作接收的報道甚少。從國家信息安全角度出發(fā)，對OFDM信號進(jìn)行非協(xié)作接收的研究，意義重大。本文研究OFDM信號非協(xié)作接收中的關(guān)鍵技術(shù)，在以下五個方面取得了成果和創(chuàng)新： (1)建立了OFDM信號的非協(xié)作數(shù)學(xué)模型。在分析OFDM信號非協(xié)作接收的特殊性基礎(chǔ)上，提出了OFDM

2、系統(tǒng)非協(xié)作接收的框架，指出OFDM非協(xié)作接收需要解決三個關(guān)鍵問題，即調(diào)制方式識別、參數(shù)估計和同步技術(shù)。 (2)提出了OFDM信號的調(diào)制方式盲識別算法，具體分為帶通識別和基帶識別兩個步驟。在帶通識別部分，利用正態(tài)測試，區(qū)分多載波信號和單載波信號；在基帶識別部分，結(jié)合OFDM系統(tǒng)的等效標(biāo)量模型，利用信息符號的統(tǒng)計特性，識別子載波上的調(diào)制方式。用Monte-Carlo方法，仿真測試了算法在多徑和AWGN信道中的識別性能。結(jié)果顯示，本算

3、法不需要任何先驗信息，在低信噪比條件下可靠有效。 (3)根據(jù)IDFT輸出后脈沖成型的理論模型，證明OFDM信號是無條件循環(huán)平穩(wěn)的，沒有文獻(xiàn)[34]提出的限制。文獻(xiàn)[34]根據(jù)用濾波器組實現(xiàn)子載波分別脈沖成型的理論模型，得出有條件循環(huán)平穩(wěn)的結(jié)論，即必須有循環(huán)前綴、或子載波加權(quán)或非矩形脈沖成型。而實際中，本文所用的模型是被眾多方案所采用的模型。在此基礎(chǔ)上，還推導(dǎo)了帶通OFDM信號的譜相關(guān)密度函數(shù)，在推導(dǎo)過程中，提出了一種譜相關(guān)密度函

4、數(shù)推導(dǎo)方法，過程簡潔，結(jié)果直觀。并用MPSK信號加以驗證，驗證結(jié)果顯示，根據(jù)新方法得到的MPSK信號譜相關(guān)密度函數(shù)，與經(jīng)典文獻(xiàn)一致，且得到計算機(jī)仿真結(jié)果的支持。 (4)基于OFDM信號的二階循環(huán)平穩(wěn)特性，提出了兩種盲算法，對碼片時寬、載頻進(jìn)行估計。它們分別是基于循環(huán)譜的載頻和碼片時寬聯(lián)合估計算法，以及基于循環(huán)自相關(guān)的碼片時寬估計算法。這兩種算法不僅不需要先驗參數(shù)信息，而且由于采用了非零循環(huán)頻率進(jìn)行估計，避免或減小了平穩(wěn)噪聲和干擾

5、的影響，適用于低信噪比情況。文中還對參數(shù)估計方法的性能作了分析，推導(dǎo)了載頻和碼片時寬聯(lián)合估計的Cramér-Rao限。計算機(jī)仿真結(jié)果表明，在采集時間足夠長時，算法在AWGN信道和多徑信道下，輸入信噪比為0dB甚至負(fù)信噪時，仍能達(dá)到較好的估計精度。因此，算法適合于惡劣通信條件下的信號偵察。 (5)在DSP處理器上，實現(xiàn)了基于循環(huán)譜的OFDM信號盲碼片時寬估計。盡管信號的二階循環(huán)平穩(wěn)特性，是信號盲處理的有效工具，但是因為算法計算量比