分布式天线OFDM中针对多频偏的补偿技术研究

In orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) wireless communication systems with distributed antennas, since the multiple antennas are distributed at different geographic locations, there probably exist multiple carrier frequency offsets (CFOs). Therefore, the traditional simple CFO compensation method aiming at a single CFO becomes invalid, and some other signal processing methods are needed to compensate for multiple CFOs..This project aims at exploring the theory and methods for compensation of multiple CFOs at both the transmitter and the receiver in OFDM systems with distributed antennas, and finding solutions to crucial issues on compensation of multiple CFOs. We will set up the general system model for the problem of compensation of multiple CFOs, and make exact theoretical analysis about the impact of multiple CFOs on the system performance. We will study the optimal initial CFO correction, low-complexity CFO compensation methods and the joint processing of CFO compensation and signal detection at the receiver. And we will also explore CFO pre-compensation at the transmitter and design of distributed transmitted signals immune to CFOs..The results of this project can be adopted in future wireless communication systems with distributed antennas, such as distributed cellular mobile communication networks, distributed wireless local area networks and distributed digital wireless broadcasting systems.

在采用分布式天线的正交频分复用(OFDM)无线通信系统中，由于分布在不同地理位置的各个天线使用的晶振不同等原因，导致可能存在多个载波频偏。此时，传统的针对单个频偏的简单频偏补偿方法不再适用，需要研究其他的信号处理方法来对多个频偏进行补偿。.本项目旨在从发射端和接收端两个角度探索分布式天线OFDM中针对多个频偏的频偏补偿理论和方法，解决存在多个频偏时的频偏补偿中的关键技术问题。建立具有普遍意义的针对多个频偏的频偏补偿问题的系统模型，从理论上准确分析多个频偏对系统性能的影响。研究接收端最优初始频偏校正和低复杂度频偏补偿方法以及频偏补偿与信号检测的联合处理。探索发射端频偏预补偿以及不受频偏影响的分布式发射信号设计原则和方法。.本研究成果可应用于未来基于分布式天线思想的分布式蜂窝移动通信网、分布式无线局域网、分布式数字无线广播等无线通信系统中，具有重要的理论及经济价值。

本项目研究分布式天线正交频分复用(OFDM)中针对多频偏的补偿技术，发表或录用论文总计9篇，其中SCI检索3篇，EI检索5篇。具体开展了以下3个方面的研究：.(1) 多个频偏对分布式天线OFDM性能的影响.针对存在多个频偏的分布式天线OFDM系统，建立具有普遍意义的一般系统模型，并从理论上准确分析多个频偏对系统性能的影响。.侧重研究点包括：在考虑信道多径衰落的同时考虑了大尺度衰落，从而建立了存在多个频偏的分布式天线OFDM系统的一般系统模型；从理论上分析了多个频偏对采用迫零检测的分布式天线OFDM系统性能的影响，其结果比传统分析方法更准确。.(2) 接收端针对多频偏的补偿技术研究.根据已建立的系统模型，研究接收端针对多个频偏的最优初始频偏校正和低复杂度频偏补偿方法以及频偏补偿与信号检测的联合处理。.侧重研究点包括：推导了具有简单闭合形式的最优初始频偏校正值表达式；提出了无需复杂的矩阵求逆运算的低复杂度频偏补偿方法；提出了一种可行的频偏补偿与信号检测的联合处理方法，其特点是包含两次频偏校正和采用迫零检测。.(3) 全双工OFDM系统中的同频干扰抑制.针对全双工小区，研究了其中的同频干扰抑制问题。.侧重研究点包括：提出了一种抑制同频干扰的简单解决方案；分析了其相对于传统半双工小区在载波利用率上的增益。