[论文解读] Co-channel Interference Cancellation for Space-Time Coded OFDM Systems Using Adaptive Beamforming and Null Deepening

Raungrong Suleesathira|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2010

Advanced Wireless Communication Techniques参考文献 9被引用 3

一句话总结

本文提出一种自适应波束成形与零点加深技术，用于在空时编码正交频 division multiplexing（STC-OFDM）系统中消除同频干扰（CCI）。该方法采用基于最小均方误差（LMMSE）的自适应波束成形器，无需事先知晓到达方向（DOA）信息，可在保持空时解码器结构不变的同时，显著提升干扰抑制性能，在频率选择性衰落信道中相比传统零点对准波束成形器表现出显著性能增益。

ABSTRACT

Combined with space-time coding, the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system explores space diversity. It is a potential scheme to offer spectral efficiency and robust high data rate transmissions over frequency-selective fading channel. However, space-time coding impairs the system ability to suppress interferences as the signals transmitted from two transmit antennas are superposed and interfered at the receiver antennas. In this paper, we developed an adaptive beamforming based on least mean squared error algorithm and null deepening to combat co-channel interference (CCI) for the space-time coded OFDM (STC-OFDM) system. To illustrate the performance of the presented approach, it is compared to the null steering beamformer which requires a prior knowledge of directions of arrival (DOAs). The structure of space-time decoders are preserved although there is the use of beamformers before decoding. By incorporating the proposed beamformer as a CCI canceller in the STC-OFDM systems, the performance improvement is achieved as shown in the simulation results.

研究动机与目标

• 为解决空时编码正交频 division multiplexing（STC-OFDM）系统中的同频干扰（CCI）问题，该问题因接收端信号叠加而降低系统性能。
• 开发一种无需事先知晓干扰源到达方向（DOA）信息的干扰消除方法。
• 在保持与现有空时解码器结构兼容的同时，增强干扰抑制能力。
• 在频率选择性衰落信道中提升频谱效率与误比特率（BER）性能。

提出的方法

• 采用基于最小均方误差（LMMSE）准则的自适应波束成形算法，用于估计干扰抑制权值。
• 应用零点加深技术以增强波束成形响应中的零点深度，提升对同频干扰源的抑制能力。
• 波束成形器置于空时解码器之前，从而保持原始解码器架构不变。
• 系统无需依赖到达方向（DOA）信息，实现盲干扰消除。
• 波束成形器通过接收端的误差反馈实时适应干扰环境的变化。
• 在存在多个同频干扰源的频率选择性衰落信道中对方法进行评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 在STC-OFDM系统中，是否可无需事先知晓干扰源方向信息，有效消除同频干扰？
• RQ2 与传统零点对准波束成形器相比，采用零点加深的自适应波束成形在误比特率（BER）性能方面表现如何？
• RQ3 所提方法在多大程度上保持了现有空时解码器的结构与功能？
• RQ4 零点加深对衰落信道中干扰零点深度及系统鲁棒性有何影响？

主要发现

• 所提出的自适应波束成形结合零点加深技术，在误比特率（BER）性能方面显著优于零点对准波束成形器，尤其在低信噪比（SNR）环境下表现更优。
• 该方法在无需事先知晓到达方向（DOA）信息的条件下，有效抑制了同频干扰，实现了盲操作。
• 零点加深技术显著提升了干扰零点的深度，增强了干扰抑制能力。
• 空时解码器结构保持不变，确保与现有STC-OFDM系统的兼容性。
• 仿真结果证实，所提技术可有效提升频率选择性衰落环境中系统的频谱效率与可靠性。