论文总字数：24350字

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 OFDM技术发展现状及ICI抑制技术研究现状 1

1.3 论文内容及章节安排 2

2 无线信道与OFDM技术原理 2

2.1 无线通信信道 2

2.1.1 多径时延扩展产生的衰落效应 3

2.1.2 多普勒频移产生的衰落效应 3

2.1.3 无线信道模型 4

2.2 OFDM技术原理 4

2.2.1 正交性原理 5

2.2.2 OFDM调制与解调 6

2.2.3 OFDM系统框图 7

3 OFDM中ISI、ICI产生的原因及影响 7

3.1 ISI的生成与循环前缀技术 7

3.1.1 ISI的生成 7

3.1.2 循环前缀技术仿真 9

3.2 ICI产生的原因及影响 11

3.2.1 同步误差 11

3.2.2 多径衰落 11

3.2.3 多普勒频移 12

3.3 ICI对OFDM系统的影响 13

3.3.1 ICI的数学理论推导 13

3.3.2 ICI对OFDM系统的影响 16

4 抑制ICI技术研究 20

4.1 ICI消除算法 20

4.1.1 频域均衡 20

4.1.2 时域均衡 20

4.1.3 ICI自抑制算法 20

4.2 ICI自消除算法 21

4.2.1 ICI自消除算法调制原理 21

4.2.2 ICI自消除算法解调原理 21

4.3 多项式编码自消除算法 23

4.4 改进的对称取反ICI自消除算法 25

4.4.1 算法原理 25

4.4.2 仿真分析 27

4.5 改进的奇偶载波分离ICI自消除算法 32

4.5.1 算法原理 32

4.5.2 仿真分析 34

5结论 35

参考文献 36

致谢 38

基于MATLAB的OFDM系统性能仿真

霍文倩

，China

Abstract：This paper introduces the basic principle and implementation method of OFDM system, and the advantages of using OFDM in mobile multipath environment. It elaborates the causes of inter-symbol interference (ISI) and inter-carrier interference (ICI) in OFDM systems and the suppression techniques. Based on the study of the traditional ICI self-cancellation algorithm, in order to further reduce the complexity of the algorithm, an improved symmetric data inversion self-cancellation algorithm is proposed. In view of the low spectrum utilization of the traditional ICI self-cancellation algorithm, an improved ICI self-cancellation algorithm for odd-even carrier separation is proposed to maximize the performance of the OFDM system. Based on the theoretical analysis and using MATLAB simulation, the simulation results show that the improved algorithm can eliminate ICI interference to varying degrees and improve the system carrier-to-interference ratio.

Key words ：OFDM；ICI self-cancellation；simulation；carrier-to-interference ratio

1 绪论

1.1 研究背景与意义

在当代社会中，我们享受着移动通信给我们带来的各种便利，移动通信技术不断发展衍生出的产品和服务如语音、视频等业务满足了我们在通信方面的很多需求，同时随着物质生活水平的提高人们对传统通信业务提出了更好的通信质量、更快的传输速率的更高要求，其中应势发展起来的无线信道通信因其免去铺设传输线路且容易建立网络的优势而大大促进了无线通信技术的发展。但是，无线信道的带宽是非常有限的，而任何通信传输质量的提升都离不开一定带宽的保证，同时，无线信道本身具有复杂特性，在实际传输过程中会由于信道散射、折射或高楼、山脉等的影响产生多径衰落现象，使信息传输速率和频谱利用率都有损失，而已有的自均衡等技术是以牺牲成本和便捷度的基础上对多径衰落影响进行消除。因此，在更好地利用无线通信信道之前，我们需要解决后顾之忧，需要针对无线信道传输过程中带宽的有限性与传输速率提高的必要性之间的矛盾以及无线信道中多径衰落的问题，采用更先进的技术加以解决。OFDM作为当前移动通信系统中的核心技术，正是在控制成本的前提下，提高了数据传输速率^[1]。

正交频分复用（OFDM）技术通过将信道划分为正交子信道，每个信道上由一个子载波传输，免去了接收端的复杂均衡^[2]。其因子载波之间相互正交的特点而可以相互重叠免干扰，提高了频谱效率^[3]。OFDM系统中的保护间隔与循环前缀技术有效解决了前文提到的多径衰落问题，因此其在无线通信领域发挥着重要作用。但是另一方面，OFDM传输系统对子载波之间正交性的要求使其不能忽视频率偏移，而无线信道中的多径衰落和多普勒频移都会给OFDM系统带来频率偏移，破坏载波间正交性，从而产生ICI。因此本文将主要研究降低频谱偏移对系统造成的ICI影响的技术，即在移动多径无线通信环境下提升OFDM系统性能的技术。

1.2 OFDM技术发展现状及ICI抑制技术研究现状

OFDM技术发展至今已有60多年的历史，传输系统的每个模块都经历了一定的发展和改善过程，具体表现为1971年在OFDM传输系统调制解调模块中引入DFT，简化解调过程，虽然一时没有被大量推广，在80年代数字通信技术的发展、FFT的应用使得90年代OFDM技术在通信领域成为新星，并逐渐作为新的广播标准。1999年，OFDM技术作为IEEE802.11a^[4]的物理层标准，自此OFDM在通信领域迅速发展起来，如今已成为无线通信技术中的核心技术，在科研人员不断努力研究中，OFDM技术也开始其它技术相结合不断取得新的突破。

当然OFDM技术在发展过程中有一定的局限性，上文中提到的频率偏移引起的ICI就是OFDM技术亟需解决的问题。目前研究消除ICI影响的算法是科研人员的重点课题，主要是以下三个角度：首先在时域均衡方面，一般需要通过添入导频信息，这会导致系统的频谱利用率降低；其次，在频偏估计方面，一般所需算法较复杂，并且同样需要添入的导频信息也会影响频谱利用率；最后是ICI自消除算法，它不需要添加导频信息，算法简单，计算简便。

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