IQ不平衡OFDM系统的信道估计和高性能补偿算法研究(3)

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第四代移动通信系统下行链路主要采用多天线正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing ,OFDM）技术实现空分复用，目前其下行链路峰值数据传输速率可以达到1Gbit/s[1]，能够满足更大的频宽需求。同2G和3G相比，其具有较低的发射功率，支持更加丰富的移动数据业务。

1．2 选题背景及意义

正交频分复用是多载波调制（Multi-carrier Modulation，MCM）技术的一种，它是一种在宽带无线环境下的高速传输技术，具有较高的频谱利用率以及较强的抗多径衰落能力。其核心思想是：将宽带无线信道分成多个独立并行的正交子信道，将高速信息流转换成并行的低速子信息流，然后分别调制到每个子载波上进行传输。在接收端可以通过相关解调技术或快速傅里叶变换将正交信号分开，这样可以彻底消除子信道之间的相互干扰。无线通信有一个重要特点，即多径传播。多径传播导致接收到的信号是由发射信号的不同时延衰减版本叠加构成，产生码间干扰。正交频分复用技术能够将频率选择性宽带信道转换成窄带平坦衰落信道，其克服因多径传播引起的码间干扰能力得到显著提升。因此，OFDM技术已成为无线通信的必备技术之一，并已在越来越多的无线通信系统中得到广泛的应用。论文网

然而，无线通信的信道条件相当复杂，无线电波在传播过程中受到的折射、反射，以及移动终端间的相对运动引起的多普勒效应等因素都会导致信号在传输过程中产生时变和快速衰落，因此，想要准确地恢复发射信号，需对OFDM系统的信道信息进行估计。再者，无线终端正向着便携、价格低、功耗低的方向发展[2]，由于零中频接收机相比于超外差接收机具有价格低和功耗低的优势，因此即将获得广泛的应用。但与此同时，零中频接收机的缺点也是非常明显：基于OFDM的接收机前端使用模拟处理技术，模拟处理过程产生的IQ支路的幅度和相位不平衡，此种不平衡会导致系统性能的下降。因此，对存在IQ不平衡的OFDM系统的信道参数估计及补偿技术进行深入系统的研究是是至关重要。

1．3 OFDM技术的提出及其发展

早在20世纪60年代，科学家们就提出了OFDM的概念，它是由宽带多载波调制技术演变而来的，是一种把高速率的串行信息流通过OFDM技术实现并行慢速的多载波传输。但由于当时电子元器件和集成电路水平的制约，早期的OFDM技术并没有得到实际应用。直到1971年，欧美学者Weinstein和Ebert提出了用离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）实现快速的多载波调制，将DFT运用到OFDM的调制解调中，能够显著地简化多载波技术的实现，为OFDM的实用化奠定了良好的基础[3]。但由于受限于当时数字信号处理、电子元器件、集成电路和数字电路技术，OFDM技术并没有得到广泛的应用。到了80年代，人们对于多载波调制技术在数字移动通信中的应用研究逐渐加深，例如，L.J.Cimini对OFDM在移动通信中应用时存在的问题和解决方案进行了分析研究。1980年，Peled和Ruiz提出将OFDM符号的周期扩展插入到符号之间作为保护间隔，当保护间隔的长度大于信道的最大时延扩展时，OFDM子载波之间的正交性得到完美保持，将信道与信号的时域线性卷积转化为循环卷积，符号间干扰转化为符号内干扰，可以完全消除码间干扰（Inter-Symbol Interference，ISI）[4]。随着理论基础的日趋成熟，大规模集成电路和数字信号处理技术的快速发展，OFDM技术在20世纪90年代中期真正引起了学术界和工业界的重视。近年来，数字信号处理技术（Digital Signal Processing, DSP）和大规模集成电路的快速发展大大推进了OFDM技术的实用化。目前，OFDM技术已经被广泛应用于如下多个标准：数字卫星视频广播、数字音频广播、数字用户线路、数字陆地视频广播、中短波数字调幅广播、无线局域网标准（IEEE802.11ac和IEEE802.11n）、无线城域网和第四代无线通信LTE-Advanced等系统当中[5][6]。