天波信道下OFDM系统信道估计与迭代均衡技术研究

论文摘要

短波通信在远程通信中起着举足轻重的作用,随着通信技术的不断发展,寻求一种方便可靠的高速远程短波通信手段是我们不断努力的方向。对于短波通信而言,多径时延扩展以及多普勒频偏等复杂时变的信道特性已经成为制约短波通信传输速率提高的一个主要瓶颈。正交频分复用(OFDM)技术由于其高效的频谱利用率和有效的抗多径能力,在短波通信系统的应用中受到了越来越多的关注,成为提高短波通信传输速率的一个重要的研究方向。在OFDM系统中,由于多径和其它各种因素的影响,接收信号需要通过信道估计和均衡来补偿信道特性不理想所造成的性能损失,这就对系统的信道估计和均衡技术提出了一定的要求。本文以短波OFDM通信系统中的这两个关键技术为研究重点,对其开展了详细的研究。本文的章节内容安排如下：第一章对短波通信和OFDM技术的特点及其发展概况进行了简要的阐述,介绍了基于OFDM技术的短波通信系统的研究现状,给出了本文的主要工作安排。第二章主要介绍了短波信道的特性和OFDM系统基本原理,讨论了短波信道模型,同时给出了短波OFDM系统模型,分析了短波信道对OFDM系统的影响,引出了短波OFDM系统需要解决的几个关键技术,即信道估计和信道均衡技术。第三章重点研究了短波OFDM系统中的信道估计技术,对几种基本的信道估计算法进行了详细的介绍,然后从短波天波信道的模型及特性出发,提出了一种适用于短波天波信道的信道估计技术,并在此基础上给出了其改进方案。第四章讨论了短波OFDM系统中的信道均衡技术,对基本的信道均衡算法加以详细介绍。并在Turbo均衡技术的基础上,提出了一种短CP情况下的OFDM均衡技术,仿真分析了CP的长短和信道估计结果对提出的算法性能的影响。第五章主要研究了短波多天线OFDM系统中的Turbo均衡技术。首先对单发多收和多发多收OFDM系统的信号模型、基本结构进行阐述,然后将Turbo均衡技术应用到短波多天线OFDM系统中,提出应用于短波多天线系统的Turbo均衡技术,给出了Turbo均衡在多天线系统中的理论推导,并对其性能进行仿真。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 图目录
• 第一章 绪论
• 1.1 短波通信介绍
• 1.2 OFDM通信技术介绍
• 1.3 OFDM技术在短波通信中的应用
• 1.4 本文主要工作与安排
• 第二章 短波信道与OFDM原理
• 2.1 短波信道
• 2.1.1 电离层特性
• 2.1.2 短波传输特性
• 2.1.3 短波信道模型
• 2.2 OFDM系统原理
• 2.3 短波OFDM系统
• 2.3.1 短波OFDM系统框图
• 2.3.2 短波信道对系统的影响
• 2.3.3 短波OFDM系统关键技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 天波信道下OFDM信道估计算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于导频的信道估计
• 3.2.1 导频的选择与插入
• 3.2.2 导频位置处的信道估计
• 3.2.3 导频内插算法
• 3.2.4 性能仿真
• 3.3 天波信道下的块状导频信道估计
• 3.3.1 块状导频帧结构
• 3.3.2 性能仿真
• 3.4 一种新的基于判决反馈的信道估计方案
• 3.4.1 判决反馈信道估计
• 3.4.2 性能仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 天波信道下OFDM信道均衡算法
• 4.1 引言
• 4.2 均衡技术简介
• 4.2.1 ZF均衡
• 4.2.2 MMSE均衡
• 4.2.3 Turbo均衡
• 4.2.4 性能仿真
• 4.3 短CP情况下的OFDM均衡技术
• 4.3.1 短CP的OFDM系统结构
• 4.3.2 性能仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 短波多天线OFDM系统Turbo均衡技术
• 5.1 引言
• 5.2 SIMO-OFDM系统Turbo均衡
• 5.2.1 SIMO-OFDM信号模型
• 5.2.2 合并技术简介
• 5.2.3 短波SIMO-OFDM系统Turbo均衡
• 5.2.4 性能仿真
• 5.3 MIMO-OFDM系统Turbo均衡
• 5.3.1 MIMO-OFDM信号模型
• 5.3.2 空时编码简介
• 5.3.3 信道估计简介
• 5.3.4 短波STBC-OFDM系统Turbo均衡
• 5.3.5 性能仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果