（通信与信息系统专业论文）ofdm系统加窗技术研究.pdf

南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学通信与信息系统 研究方向：无线数据与移动计算网络 作 者：j 塑级研究生 罗伟 指导教师塞苤友 题目：o f d m 系统加窗技术研究 英文题目：s t u d yo fw i n d o w i n gi no f d ms y s t e m s 主题词：正交频分复用加窗发射窗 接收窗叠加窗非叠加窗 k e y w o r d s ： o f d m w i n d o w i n gt r a n s m i t t i n gw i n d o w i n g r e c e i v i n gw i n d o w i n go v e r l a p p i n gw i n d o w i n g n o n o v e r l a p p i n gw i n d o w i n g 南京邮电大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：e t 期 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：羔生导师签名 灏 ? 南京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 摘要 正交频分复用( o f d m ：o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ) 技术是当今 高速无线通信领域中研究与应用的热点，通常的o f d m 收发机都采用矩形加窗，所以 带外辐射比较强，改进加窗窗形是减小带外辐射的有效方法。本文论述了叠加窗和非 叠加窗两种窗形，非叠加窗形的加窗长度等于o f d m 符号长度，而叠加窗的加窗长度 大于o f d m 符号长度。非叠加窗形基于非矩形函数，所以需要使用后续处理处理来消 除系统的码问干扰，在这种情况下，通过牺牲信噪比为代价来减少带外能量辐射。在 另外一种情况下，使用叠加窗来减少带外能量辐射则不需要额外的后续处理，但是会 降低数据速率。在接收机端，采用和发射端叠加窗相类似的最优窗，同样可以改善接 收机的性能，我们将发现这时的最优窗形可以使接收机输出的高斯白噪声平均功率最 小，还可以看到，当出现频偏时，通过接收机加窗可以减小误码率。 南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 a b s t r a c t o f d mi sn o wo n eo f t h eh o tt o p i c so f r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o ni nh i g hr a t ew i r e l e s s c o m m u n i c a t i o nf i e l d t h ec o n v e n t i o n a lo f d m s y s t e mu s e sr e c t a n g u l a rw i n d o w sa t t r a n s c e i v e r s ，s ot h es p e c t r u mh a ss t r o n ga n ds l o w l yd e c r e a s i n gs i d e l o b e s w i n d o w i n gi sa m e t h o dt or e d u c et h es i d e l o b e s i nt h i st h e s i s ，t w ot y p e so f t r a n s m i t t i n gw i n d o w i n g ， n o n - o v e r l a p p i n ga n do v e r l a p p i n gw i n d o w i n g , a r ed e s i g n e dt om i n i m i z et h eg u a r db a n d e n e r g yo f t r a n s m i t t e ro u t p u t t h en o n o v e r l a p p i n gw i n d o w i n gb a s e so nn o n - r e c t a n g u l a r f u n c t i o na n dac o r r e s p o n d i n gp o s t - p r o c e s s i n gm a t r i xi sn e e d e df o rr e s t o r i n gt h ei s i f l e e s y s t e m i nt h i sc a s e ，s n rl o s sh a st ob et r a d e df o rt h eo u t o f - b a n di m p r o v e m e n t i nt h e o t h e rc a s e ，t h eo v e r l a p p i n gw i n d o w i n gu s e sl o n g e rc y c l i ce x t e n s i o nt os m o o t h e nt h e t r a n s i t i o np a r t so f w i n d o w s s ow et r a d es o m ed a t ar a t ef o rt h eo u t o f - b a n di m p r o v e m e n t r e c e i v i n gw i n d o w i n g c a na l s ou s et h er e d u n d a n ts a m p l e sn o ta f f e c t e db yc h a n n e lt o i m p r o v et h er e c e p t i o no f s y s t e m w ew i l ls t h a ts t a i r - c a s ew i n d o w i so p t i m a lf o r m i n i m i z i n gt h er e c e i v e da w g np o w e r w e w i l la l s os e ct h a tt h ei n c l u s i o no f ar e c e i v e r w i n d o wl e a d st oal o w e rb e rf l o o ri nt h ep r e s e n c eo f f r e q h e n c yo f f s e t 南京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论 1 1 概述 第一章绪 论 无线宽带接入网的巨大吸引力带来一系列无线网络所特有的问题：多径传 输、信道衰落和空间射频干扰使传输速度和可达距离面临挑战；同时，在固定的 频带中，功率谱利用率直接限定系统所能达到的数据吞吐性能，所以在有限的频 带里，需要找到一种能适应大量突发性数据传输的调制方式。所有这些问题都要 求无线宽带接入网的物理层选择一种性能优越的调制技术，而o f d m 正是这样 一种我们需要的调制技术。 o f d m 技术有很多优点 2 ，最明显的是高效的带宽利用率，由于子载波之 间的正交性，其信号频谱允许叠加，使得它的频谱利用率比单载波系统提高很多。 o f d m 和f d m 的区别在于：o f d m 的子载波频谱相互叠加，所以它能够节约传 输带宽。由于它的符号间隔相对变长，因此抗多径衰落，抗脉冲噪声，抗频偏简 单，并且有快速算法便于实现。更迸一步，通过添加循环保护间隔可以保持各子 信道间信号的正交性，通过这些手段，可以消除符号间的干扰。 尽管o f d m 系统有许多优点，但是为了减少开销，达到更好的性能，我们 仍然需要克服很多缺点，例如o f d m 系统有很高的峰均值比，对同步误差敏感， 对频偏敏感。首先，在实现该系统时，高峰均比是个严重的问题，这要求数模转 换器有较高的精度，同对要求模拟放大器有较大的动态范围才能避免截断 3 。 另外一方面，对频偏敏感则要求接收机的内部检测必须精确，包括信道估计 4 ， 帧同步，频率同步 5 6 。信道估计后可以通过简单的一阶均衡器来进行。频率 同步可以减少由于载波偏移和相位噪声对子信道正交性造成的破坏。 在通常的的o f d m 系统收发机中，每个o f d m 符号都使用矩形窗成形，从 而在频域就产生了缓慢递减的边带信号，造成了带外能量辐射，严重干扰了相邻 信道的信号 9 。通常使用两种方法来减少带外辐射，分别是时域加窗 1 0 1 1 和频域滤波 1 1 1 2 。从滤波器的角度来看，时域加窗等效于原型滤波器的脉冲 成形 1 3 。在 1 0 中，提出使用一个最优的有限长脉冲响应滤波器来最小化边带 能量，但是其讨论的系统处于连续时间域，该脉冲响应无论是时域还是频域都有 南京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论 叠加，所以接收机设计比较复杂。在 1 】 中提出使用窗形可以平滑相邻0 f d m 符 号边缘，从而减小带外能量辐射。在 1 1 中同时也提到了使用数字滤波器来减小 带外能量辐射。 1 2 讨论了滤波器对o f d m 系统性能的影响，讨论了通过脉冲 成形和滤波的方法来减小边带能量辐射的方法。但是如果空闲子信道数很少，例 如，保护带很窄，那么要求滤波器的边缘很陡峭，且脉冲成形滤波的方法只能控 制少数的旁瓣，而使用加窗的方法却可以减小滤波器设计的难度，并从整体上控 制整个边带能量。 在接收端，在f f t 之前加窗同样可以改进接收机性能，在 1 4 1 5 中，提出 利用没有被多径信道扰乱的循环前缀的冗余部分来减轻多径干扰和噪声干扰。 1 2 本文的主要工作 本文中，在发射机端我们考虑使用两种加窗方法，我们把窗口长度等于 o f d m 符号的窗口叫做非叠加窗，而把窗口长度大于o f d m 符号的窗口称作叠 加窗，由于非叠加窗是基于非矩形窗口，破坏了子信道间的正交性，因此必须添 加一个后续处理滤波器来恢复子信道问的正交性，通过损失信噪比来换取能量谱 的改善。另一方面，叠加窗利用了循环前缀的冗余部分来减小边带能量，同时不 会引起额外的干扰，它主要的缺点是降低了数据传输的速率。因此，它通过牺牲 了数据传输速率来减小边带能量。同样的，在接受机一侧，我们也考虑使用冗余 的循环前缀来改善系统的性能。 2 南京邮电大学硕士研究生论文 o f d m 系统离散模型 第二章o f d m 系统离散模型 o f d m 由于采用了正交的子载波，允许频谱叠加，因此提高了频谱利用率。 如果不使用正交子载波，则相邻子载波的频谱是不允许叠加的，并且子载波之间 还要加保护间隔，频谱利用率低；这时为了增加子载波的数目，同时减小相邻载 波之间的干扰，每个子载波的射频通道需要使用频率特性非常陡峭的滤波器。在 o f d m 系统中发射端插入循环前缀( c p ) 可以得到很多好处，当c p 长度大于信道 延时的时候，加c p 可将信道冲激响应和信号的线性卷积转换为循环卷积，简化 了信道的卷积运算，使得系统的接收端只需要简单的单抽头均衡器就可以消除频 率选择性衰落，降低了符号间的干扰( i s i ) ，但是，如果c p 长度小于信道延时， 均衡器除了需要消除码间干扰( i s i ) ，还需要均衡信道间干扰( i c i ) 通常使用的 保护间隔有两种，一种是循环前缀保护间隔，另外一种是填零保护间隔。使用循 环前缀更好，因为它包含的冗余且相关的信息可以用来做频率同步和帧同步，并 且保持了子载波之间的正交性。本文中的离散o f d m 系统采用循环前缀，并从 滤波器的角度来观察收发机，以便分析发射机输出信号功率谱。 2 1o f d m 系统的矩阵模型 i f f t p s一熏一、遴 f f t s p量多 图2 1o f d m 系统的离散基带模型 在o f d m 系统中，处理的信号都是时间上离散的，而且由实际电路运算出 来的信号幅度也是离散的，因此，o f d m 系统收发机都是数字实现的，我f j n - - 南京邮电大学硕士研究生论文o f d m 系统离散模型 以使用o f d m 的离散时间模型来描述它。输入的置是经过基带映射后的m 进制 的p s k 或者q a m 信息符号序列，它们都是离散时间信号。他们在发射机进行 o f d m 调制和混合然后经过数模转换器发送出去，在接收机端则进行模数转换、 分离和解调，o f d m 调制通常采用i f f t 变换实现，而解调则采用f f t 变换实现。 如图2 1 ，该系统是个多输入多输出的系统，因此，我们可以使用矩阵和向 量来表示信号与系统。假设循环前缀的长度是l ，大于该信道h ( z ) 的阶数f ( 一 般取1 5 倍信道阶数左右) ，同时小于o f d m 符号长度m ( 一般取符号长度五分 之一) 。冗余的前缀码将会是l f 。循环前缀可以同时消除信道上的码间干扰和 信道之间的干扰，具体来说，考虑信道的输入和输出，如果时域模型是y = g x 的 话，其中g 是信道抽头组成的循环阵，正是由于加入c p 才使g 具有循环的特 性，那么此循环阵g 的特征值恰好是信道抽头的傅氏变换，其特征矩阵正好是 傅氏变换矩阵，因此做f f t 后实际上就解混了，或者说解相关了。这可以通过 图2 2 的矩阵表达式来观察。 r 刊-：0 砌 。b 上 a - 1 嘭 一、上 一 图2 2 ：o f d m 系统的矩阵表达方法 首先对信道建模： 我们将从d a c 到a d c 之间的信道冲激响应h ( r ，t ) 建模为f i r 滤波器h ( i l ) 该信道冲激响应的f 阶z 变换如下： h ( z ) = 壹咖p 一 ( 2 1 ) 假设系统输入向量经过i f f t 后x ( 聆) = ，而，h 】，加上循环前缀以后变成 x ( 疗) = k ，t ，t l ，x 0 ，x 1 ，】，再与信道冲击响应做卷积： 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 y 0 ) = l 十n h ( k ) x 1 ( ，l 一七) f = o e h ( k ) x o 一后) i 。0 长度为2 l + m n = - l ，一l + 1 ，一1 n = o ，1 ，一l h ( k ) x ( n - k ) n = m ，m + l ，朋+ l - 1 k = n - m + l 由于信道的阶数f 小于l ，所以后两部份的求和上限可以简单地使用l 来表示。 从上式可以看出来上一个o f d m 调制符号的第三部分和下一个o f d m 调制符号 的第一部分叠加，假设n 个符号传送到接收机，n = m + l ，那么从发射机到 接收机之间的信道可以使用n xn 的伪循环矩阵来表示如下： h ( z ) 也可以表示为 h o 】0 0z - ! ( 芎) z - 1 h i l 】 h 1 】h o 】 0 00 z - i h i t 】 【f 】 芎- 1 】h i 0 】0 0 0 _ i l 【f 】| i l 【f 一1 】h o 】 。 。 0 00 h q 】h q 一1 】h o 】 一) ( 2 2 ) ( 2 3 ) 其中风( z ) 是l x n 的矩阵，包括引起符号间干扰的延时z 一，这是上一个0 f d m 符号对本o f d m 符号造成的干扰。而皿。是m x n 的常量矩阵。 将信道建后，再来考虑收发机，在图2 2 ，发射机做m x m 的i d f t 变换， 变换矩阵是嘭，本文中使用a t 来表示a 的共扼转置。 南京邮电大学硕士研究生论文 o f d m 系统离散模型 嘭= 一 1 一 “ 一“ 然后紧接着添加循环前缀，重复最后的l 个离散值，变换矩阵本文使用( , l 1 或( 。 来表示。向量v 是高斯白噪声，它的自相关矩阵戢州州，2 盯：k 。在接收机侧首先是用矩阵( o 气) 来去掉循环前缀，然后做d f t 变换， 变换矩阵如下： 2 最后做频域均衡，使用的矩阵为人。= d i a g ( 1 2 。，l & ，1 扎- 1 ) ，其中 丑= e 研k l w ： k = o 去掉循环前缀的接收信号如下： ；_ ( o 枷附弦十v 然后再作d f t 变换得r 如下： ，= ( 。) ( z ) ( 。产 酩x + v 将( 2 3 ) 代入( 2 5 ) 得 ，= ( 。s , 。s - z 。o ( 。z 。厶， 观x + v 其中h o , 如下： = ( 。 吮x + v 6 ( 2 4 ) ( 2 5 ) ( 2 6 ) ，誓矿 i1 。略矿 1 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 h c ，： 0 芎】h o 0 0 0 0 纠h o 】0 0 舡翻h o 我们可以发现( l ) 是个循环矩阵，如下 = h o 】0 0 衄纠 h 1 】 h 1 h o 0 研朝 ( 2 7 ) 珏、一。，。- z ，1 0 岛= 0 ，c l = o ，c m 一1 = ( 1 ) ，c = k 令 那么 m - i = q 时 k = 0 ，l ，m - 1 n = o f ，。( | ) 。丑缈( 七) k20 ，1 ，m - 1 ( 2 8 ) 其中矽( 七) = 【1 ，孵，k 2 k ，哗。”】rk = 0 ，1 ，m - l 可以看出五是矩阵的 特征值，而w ( k ) 为相应的特征向量。因此，一个循环矩阵的特征值分解可以由 循环矩阵的第一行的离散傅立叶变换来得到。因此矩阵c 可以被傅立叶变换矩阵 对角化，如下： 爿，= 嘭a ( 2 9 ) 7 佑 邶i 删娴 邶 一 孵 卵骷删心二 o o o 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 其中a 是对角矩阵a = d _ f a g o 凡，i ，l 厶) ， 是m 个矿( 女) 组成的矩阵，即d f t 的w 阵 = w ( o ) ，w ( 1 ) ，w ( 2 ) ，w ( m ) 即： = 11 1 略 1 阡铲。 h 铲。1 州1 将( 2 9 ) 代入( 2 6 ) 得到 r = 哟x + v = 吮a x + v = a x + w m v ( 2 1 0 ) 是个对角矩阵，该o f d m 系统等价于在高斯白噪声环境下，使用m 个并行子 信道，但是更加节约频谱，要恢复该信号，只要添加上迫零均衡器，其变换矩阵 是a ，恢复出来的信号为 x = x + a - 1 wm v = x + e ( 2 1 1 ) 其中e = 人。阡_ v 。因此，在无噪声的信道中，恢复的信号等于输入信号。 由此可以看到，在o f d m 系统中发射端通过插入循环前缀( c p ) ，可以有 效降低符号间的干扰( i s l ) ，又可将线性卷积转换为循环卷积，简化了信道的卷 积运算，从而使得系统的接收端只需要使用简单的单抽头均衡。更加直观的说， 我们可以通过基本傅立叶变换属性来解释该现象。在图2 1 中，考虑加性高斯白 噪声，我们可以看到，输入信号从添加循环前缀模块到去处循环前缀模块这段等 同于经过一个循环矩阵变换的信道。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 | 卜+ 叫 ， ：ff f t | ：人1s i p l 一晒j ，一 ；i f f t c p - p s 叫。- h 图2 3 循环前缀o f d m 系统 h 仝。 k 在图2 3 中，我们假设循环前缀的使用能够完全消除掉该信道的码间干扰， 那么，信号判决的误差完全取决于信道的加性高斯白噪声v 。e = 人_ 1 阡_ v 。总的 噪声平均功率为 一 p = 研气】2 e e k k = o 因为t r a b = t r f b a ) ，因此，上式又可以写成 p = t r e e t e = 驴 研e ， ) = f r r ) ( 2 1 2 ) 其中足等价于印司。 将e = a - 1 阡0 v 代入( 2 1 2 ) ： r = a 。e w + 】玎譬人。+ = 吒2 a 1 讳么k 阡譬a _ + = 人 ( 2 1 3 ) 因为人是对角阵，所以r 又可以写成下面的形式 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 所以代入( 2 1 2 ) r e = j 000 i 凡1 2 0 蔓 l 1 2 0o p = 篓击 ( 2 1 4 ) ( 2 1 5 ) 因此，可以看到频域均衡可能会引起噪声的放大，将会严重影响系统的性能。 p i i “斗 一 +_ 曲f b k 南 s ，p ；f ) 人1 i f f t f f t + r + l h 。 图2 4 零填充o f d m 系统 同理，在零填充o f d m 系统中总的噪声平均功率 p = 宴m 篓击 罱l r 1 0 受， 寿 南京邮电大学硕士研究生论文 o f d m 系统离散模型 2 2o f d m 收发机的滤波器模型 图2 5o f d m 系统发射机的滤波器分析 从滤波器组的角度来看，o f d m 系统等效于传输多路复用器，主要功能是 把【一】，鼍【，2 】，x m 一。【n 混成一路信号y ( n ) ，其采样速率提高m 倍，接收端 则重构出m 路信号甄【行】，x ，i n ，x ，一1 【行】，它们应该和输入信号一致，设 计目标是重构每个通道的信号且通道间不存在串扰，即： x j 肛】= 以m ( 2 1 6 ) 在o f d m 系统中，需要将信号分解成为若干个分量信号或者将若干个分量 信号合成为一个信号，上述两种操作分别称为分析和合成，它们可以通过一组滤 波器来实现，该滤波器组将信号分解成m 个频带上保持等间隔的予信号，这些 滤波器都是非理想的，假设它们都是根据原型滤波器g ( w ) 导出 q ( w ) = g ( w 一七等) 其中k _ o ，1 ，卅l 表示每个子滤波器都可以用原型滤波器的频域移位来表示。定义z = e 一，代入上 式，得到这些滤波器的传输函数： g a z ) = g ( e 一业2 57 ”z 1 其中k = 0 ，l ，。m - l 定义 = e 一7 2 “ 因此q ( z ) 重写为 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 g 。( z ) = g ( 瞄z ) ( 2 i t ) 这就得到图2 5 ，然而通常的传输多路复用系统都采用滤波器的多相分解来实现 的，g ( z 1 的因果多相分解如下 g ( z ) = f o ( z ，) + z _ 1 e ( z m ) + + z 一_ 1 f _ 一l ( z ) 其中 鼻( ：) = h ( n m + 啦l = 0 ，1 ，m - l ( 2 1 8 ) 同理接收端滤波器h ( z ) 的非因果多相分解如下 其中 h ( z ) = ( z ) + z 匠l ( z m ) + + z 村_ 1 最 “( 工村) 蜀( z ) = h ( n m + 1 ) z ” 月 ( 2 1 9 ) 将该传输多路复用系统使用多相分解表示，然后经过抽样和滤波器的恒等变换表 示如下： 一竺竺卜一竺卜 i d i 叮匠p ss p d f t 讥 f 冲 图2 6o f d m 系统的多相分解图 该系统的串并变化，并串变换等效结构图如下所示： 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 图2 7 串并变化 围瘩 图2 8 并串变化 比较图( 2 5 ) 和( 2 6 ) ，如果用滤波器的抽头系数来形容滤波器的复杂程度的话， 多相分解后的总的抽头系数仍然是n ，而此之前的抽头数为n m 。若采用f i r 滤 波器来实现h ( z ) 和g ( z ) h ( z ) = o 】+ 矗卜l 】z + + h i m + 1 】z 一 g ( z ) = g 【o 】+ g 【1 】z 一1 + + g 【 f - 1 z 一1 由图2 6 要求 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 由( 2 1 8 ) ( 2 1 9 ) 可以知道 因此 l ( ：) e ( z ) = 万i e 。( z ) = h i k 】 e ( z ) = g k ( 2 2 0 ) h i k l g k 】_ 1 综上所述，如果使用矩形窗成形的话，该o f d m 的发射机可以被等价为图 2 5 中的滤波器系统，其中原型滤波器 n 1 一t g ( z ) 2 丢i 其中n = m + l ( 2 2 1 ) 相应的接收机侧的滤波器为 n 一1 ，t 叫力2 荟寿其中n = m + l ( 2 - 2 2 根据公式( 2 2 0 ) ，此时的系统满足重构条件。 在多载波系统中，存在频带叠加情况下依旧能够保证完全重构的原因在于原 型滤波器的频率响应在中心频率2 ，r m 处不存在叠加。 假设各子信道输入的符号是不相关的，那么自相关函数是 m 】_ 一讲聊 ， 第k 个子信道的输出功率谱是 啪个熹i g ( e l ( w - k 争讦 = 斋2 l巧sin(w-k鲁)n2)12 c z - z s ， 射一l s ( ) = 殴( ) 1 4 、j 坚 0 g 万 = 南京邮电大学硕士研究生学位论文 o f d m 系统离散模型 2 勰2 m - i s i 。n i ( ( w - k 詈和) n 2 ) 1 2 ( 2 2 4 ) 假设d a c 滤波器的抽样间隔是i ，低通滤波器的系统函数是h , ( j f l ) ，则信号经过 s y , ( j f 2 ) = s y ( e 。) ih , ( j f l ) 1 2 寄2 州埘r m 荟- 1 1 筹r 如果成型滤波器是理想低通滤波器，那么q ( ，q ) = 兀( 丢q ) 其中：( q ) ： 1 i n i i 。 、。晕叠叫 1 02 03 0 4 05 06 0 s n r 图5 9 频偏为4 情况下的接收机加窗后的性能比较 4 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文 结论 第六章结论 本文研究了在发射机端和接收机端加窗的技术，在发射机端使用了两种窗 来最小化边带能量，即叠加窗和非叠加窗。非叠加窗获得比较小的边带能量的同 时会损失信噪比，这是因为在频域均衡后面必须添加后续处理矩阵来达到无码间 干扰传输的目的，这样的处理会放大噪声；另一方面，叠加窗通过循环前缀的冗 余部分也可以减小旁瓣，最小化边带能量，同时也会降低数据传输速率，叠加窗 的接收机和普通的o f d m 系统相同，因此复杂度不高，也不会引起信噪比的损失。 在常用的叠加窗形中，我们发现梯形窗加窗后的系统性能和最优窗加窗时最接 近。在接收机侧，同样可以利用未被信道扰乱的循环前缀的冗余部分来改善接收 性能，我们讨论了一种优化的窗形s t a i r - c a s e 来最小化输出噪声。下一步，我 们将研究同时在接收端和发射端加窗的情形，另外，在非叠加窗情形下，旁瓣似 乎更小，有利于抗频偏，也需要迸一步研究。 童室坚皂查兰堡主竺窒生茎堡堡壅 查查壅堕 参考文献 1 i s o i e c ，“i e e es t d 8 0 2 1l a ”1 9 9 9 2 j a cb i n g h a m ，“m u l t i c a r r i e rm o d u l a r i o nf o rd a t at r a n s m i s s i o n ：a ni d e a w h o s et i m eh a sc o m e ”，t e e ec o m m u n m a g ，v 0 1 3 7 ，p p 5 - 1 4 ，m a y1 9 9 0 3 l j c i m i n i a n dn r s o l l e n b e r g e r ，“p e a k t o a v e r a g ep o w e rr a t i o r e d u c t i o no fa no f d ms i g n a lu s i n gp a r t i a lt r a n s m i ts e q u e n c e s ，”i e e e c o m m u n l e t t ，v 0 1 4 ，p p 8 6 8 8 ，m a r 2 0 0 0 4 r n e g ia n dj c i o f f i ，“p i l o tt o n es e l e c t i o nf o rc h a n n e le s t i m a t i o ni n am o b il e o f d m s y s t e m ，” i e e e t r a n s o nc o n s u m e r e l e c t r o n i c s ，v 0 1 4 4 ，p p 1 i 2 2 1 1 2 8 ，a u g 1 9 9 8 5 m h h s i e ha n dc h w e i ，“al o w c o m p l e x i t yf r a m es y n c h r o n i z a t i o na n d f r e q u e n c yo f f s e tc o m p e n s a t i o ns c h e m ef o ro f d ms y s t e m so v e rf a d i n g c h a n n e l s 。”i e e et r a n s o nv e h t e c h v 0 1 4 8 ，p p 1 5 9 6 1 6 0 9 ，s e p t 1 9 9 8 6 h l i ua n du t u r e l i ，“ah i g h e f f i c i e n c yc a r r i e re s t i m a t o rf o ro f d m c o m m u n i c a t i o n s ，”i e e ec o m m l e t t e r s ，v 0 1 2 ，p p 1 0 4 1 0 6 ，a p r 1 9 9 8 7 t p o l l e t ，m v b l a d e l ，a n dm m o e n e c l a e y ，“b e rs e n s i t i v i t y o fo f d m s y s t e m st oc a r r i e rf r e q u e n c yo f f s e ta n dw i e n e rp h a s e ，”i e e et r a n s o n c o m n ，v 0 1 4 3 ，p p 1 9 1 1 9 3 ，f e b 1 9 9 5 8 p h m o o s e ， “at e c h n i q u ef o ro r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o n m u l t i p l e x i n gf r e q u e n c y o f f s e t c o r r e c t i o n ，”i e e e t r a n s o n c o 【i l n ，v 0 1 4 2 ，p p 2 9 0 8 2 9 1 4 ，o c t 1 9 9 4 9 m g u d m u n d s o na n dp 一0 a n d e r s o n ，“a d j a c e n tc h a n n e li n t e r f e r e n c ei na n o f d ms y s t e m ，”v t c ，m a y1 9 9 6 1 0 a v a h l i na n dn h o l t e ，“0 p t i m a lf i n i t ed u r a t i o np u l s e sf o r o f d m ，”i e e et r a n s o mc o m m ，v 0 1 4 4 ，p p 1 0 1 4 ，j a n 1 9 9 6 1 1 m p a u l ia n dh 一p k u c h e n b e c k e r ，“o nt h er e d u c t i o no ft h e o u t o f b a n d r a d i a t i o no fo f d m s i g n a l s ，”i n p r o c i e e e i n t c o n f c o m m u n i c a t i o n s ，v 0 1 3 ，p p 1 3 0 4 1 3 0 8 ，j u n e1 9 9 8 1 2 m f a u l k n e r ，“t h ee f f e c to ff i l t e r i n go nt h ep e r f o r m a n c eo fo f d m s y s t e m s ”i e e et r a n s o nv e h t e c h ，v 0 1 4 9 ，p p 1 8 7 7 1 8 8 4 ，s p e t 2 0 0 0 1 3 p p v a i d y a n a t h a n ，m u l t i r a t es y s e m s a n df i i t e rb a n k s p r e n t i c e h a l l ，1 9 9 3 1 4 c m u s c h a l l i k ，“i m p r o v i n ga no f d mr e c e p t i o nu s i n ga na d a p t i v e n y q u i s t w i n d o w i n g ，”i e e e t r a n s c o n s u m e r e l e c t r o n ，v 0 1 4 2 ，p p 2 5 9 2 6 9 a u g 1 9 9 6 1 5 s h m u l l e r w e i n f u r t n e r ，“o p t i m u mn y q u i s tw i n d o w i n g i no f d m r e c e i v e r s 。”i e e et r a n s o nc o m ，v 0 1 4 9 ，p p 4 1 7 4 2 0 ，m a r 2 0 0 1 1 6 r a h o r na n dc r j o h n s o n ，m a t r i xa n a l y s i s c a m b r i d g eu n i v e r s i t y p r e s s 。1 9 8 5 1 7 y y j i a n ，“w i n d o w e do f d m ：d e s i g na n da n a l y s i s ，”n c t ut a i w a n ，m a s t e r t h e s i s ，p p 1 0 2 8 ，j u l y2 0 0 2 1 8 a v a h l i na n dn h o l t e ”o p t i m a lf i n i t ed u r a t i o np u l s e sf o r 堕壅墅皇查兰堡主堑塞圭堂垡笙壅兰查；兰盟 o f d m ”i e e et r a n sc o m m u n i c a t i o n s v 0 1 4 4 ，n o