基于软判决反馈的OFDM系统信道与频偏联合估计算法研究

摘要

凭借较高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力等优势,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)已经被广泛地应用于各种无线通信系统中,成为了无线通信领域的研究热点。
　　 当OFDM应用在无线通信系统中时,为了恢复发送信号,接收端需要对信道响应进行估计;另外,OFDM系统对载波频率偏差(carrier Frequency Offset,CFO)非常敏感,较小的CFO就会使系统性能严重下降,因此也需要进行频偏的估计;而且信道估计性能往往与频偏估计性能之间互相影响;所以,在OFDM系统中进行信道及频偏的联合估计将有助于提高系统的整体性能。本文从OFDM系统的信道估计和载波同步技术入手,研究了基于软判决反馈的信道估
　　 计算法和信道与频偏联合估计算法。主要内容包括:
　　 1、分析了传统信道估计方法的不足和载波频偏对OFDM系统性能的影响;
　　 2、分析了传统的未利用编译码信息的判决反馈和硬译码判决反馈信道估计算法的优点和不足,提出了基于BCJR译码的软判决反馈信道估计和符号检测算法,给出了新算法在不同导频个数和不同信道多普勒频移情况下与原有算法性能的比较。仿真结果表明,在慢时变信道和稍快时变性信道的情况下,软判决反馈性能优于硬判决反馈,硬判决反馈优于传统判决反馈;在时变信道情况下,编码软判决反馈的优势比慢时变信道情况下更明显,说明所提出的编码软判决反馈信道估计方法能更有效地抵抗信道时变性带来的影响;
　　 3、在分析了基于期望最大化的OFDM系统频偏和信道联合估计算法中硬判决符号影响系统整体性能的缺点基础上,提出了基于BCJR软译码的软判决反馈信道和频偏联合估计算法,通过仿真进行了两种算法的性能分析和比较。仿真结果表明,由于软判决反馈估计抑制了硬判决没有纠正的错误的进一步传播,在稀疏和非稀疏两种信道环境下,本文提出的软判决反馈的信道和频偏联合估计算法性能均优于采用硬译码无反馈和软译码无反馈的EM信道和频偏联合估计算法。