1、引言
为了进一步提高系统频谱效率并有效对抗无线信道的频率选择性衰落，3G长期演进系统（LTE）采用了正交频分复用（OFDM）技术。
本文在分析了OFDM系统中的子载波间干扰的基础上，给出了多种ICI干扰消除技术。
2、子载波间干扰问题分析
首先定量分析一下OFDM系统中的子载波间干扰，接收端解调后第k个子载波的数据可表示成：
如果信道在一个OFDM符号内时不变，（1）式中的αm(k,d)=0(k≠d)，不存在ICI干扰，从而保证了子载波间的正交性，但由于信道的时变性，解调出的数据存在乘性干扰、ICI干扰和加性噪声。当信道变化较慢时，可以近似认为信道在一个OFDM块内保持不变，那么信道均衡可以通过简单的一阶频域滤波实现。但是信道时变产生的时间选择性衰落将破坏子载波间的正交性，产生载波间干扰。当信道变化较快时，信道快时不变的假设必然带来系统性能的严重恶化。
3、子载波间干扰抑制技术
抑制子载波间干扰（ICI），补偿系统频偏已成为OFDM系统研究的关键技术。通常对收发信机中振荡器载频的不同步所引入的固定频偏，通过对频偏的估计及补偿，ICI可以很容易的得到抑制。但对由于信道的时变性所引入的频偏，频偏的估计以及ICI的抑制已变得十分困难，需要较复杂的估计过程及补偿措施。
3.1 频域均衡
频域均衡法用来消除由于ICI造成的信号失真。其基本思路是在传输端传送一些特殊的训练序列和导频信号，接收端利用已知的训练序列或者已知的导频信号进行信道估计。根据导频估计出信道的脉冲响应的方法通常有匹配滤波器法、MMSE、ML等。假设信道的时变性线性变化，通过估计信道的脉冲响应来抑制ICI，OFDM系统中的频域接收信号用矩阵的形式表示为：
由于相邻子载波对当前载波的ICI干扰较大，可以只考虑相邻q个载波的ICI干扰系数，从而简化矩阵来减少运算量。这种频域线性均衡的方法可以有效去除ICI干扰，但是实现复杂，并且需要多余的信息开销。
3.2 时域均衡
均衡的方法是较常见的方法，由于OFDM系统时域和频域对偶的特性，均衡的滤波器可以加在时域，也可以加在频域，时域滤波和频域滤波可以完全等效。线性均衡有迫零和最小均方误差两种算法，非线性的算法有判决反馈均衡和串行干扰消除的方法。
时域均衡的方法是在DFT之前加时变滤波器，来改善接收机的频率响应，使之对ICI不敏感。最常用的窗函数是Nyquist窗，特征是加窗后各子载波保持正交关系。
对于时域均衡方法，可以用基于泰勒级数展开的模型来分析多普勒频移所引入的ICI，并且利用干扰矩阵的特点给出了简化的均衡结构，但这种均衡算法仍具有较高的计算复杂度。也可以设计基于ICI抑制的时域滤波器，来补偿信道的时变性，从而使信道转变为时不变信道。这些方法需要已知信道的状态信息，并且需要计算信道传输矩阵的逆，因此复杂度高。
3.3 ICI自消除方案
ICI自消除的方法是通过在发送端，将一个数据符号调制到一组邻近的子载波上，各个子载波有各自的加权系数，优化加权系数使得ICI最小，而在接收端，用这些加权系数对这些子载波进行线性组合，使得接收信号中残余的ICI进一步减少。其特点是不需要增加系统的其他信息和运算开销，并能够明显地降低系统ICI。缺陷是会大大降低系统的带宽和效率。
3.4 其他的干扰消除方法
对未编码的OFDM系统，时域的分级均衡过程也可获得系统的时间分集作用，在不增加带宽和冗余的情况下，达到很好的性能，但这一方法存在着较大的计算复杂度及错误扩散效应。参考文献9提出了一种比特交织的时频编码调制方案，来同时达到宽带时变信道中的时频分集性能，随着系统多普勒频移的增加，系统性能能得到极大的改善，但是这一方案需要重新构造系统的传输模型，并不适用于已有的OFDM系统；参考文献10提出了一种可用于未编码的预变换正交频分复用系统中的迭代检测方法，可获得迭代次数加1的分集增益，不过这一方法并没考虑时变信道中ICI干扰的抑制问题。另外，基于迭代技术的接收机也能充分利用衰落信道的分集特性，从而能更好地提高系统的性能。
4、结束语
ICI消除的方法从总体上可以分为均衡滤波的方法和增加冗余的方法，其中均衡滤波包括时域均衡与频域均衡，载波干扰自消除方法即为一种典型的增加冗余的方法，实际上这两种方法可以彼此统一，增加了冗余降低了频谱效率，均衡需要估计时变信道，数据符号当中需要有大量的导频来跟踪时变信道，这样也降低了频谱利用率，不过均衡可以工作在迭代和判决反馈的模式下，这样就省去了很多导频的开销。总之，在OFDM系统中选择ICI干扰消除的方法需要考虑到性能与复杂度之间的折衷。
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