MIMO-OFDM系统信道估计研究

论文摘要

随着人们对无线传输速率、质量等要求的提高和移动通信技术的发展,MIMO-OFDM技术越来越成为人们关注的热点。它将时间分集、空间分集和频率分集有机地结合起来,不仅可以有效地抵抗信号传播过程中遭遇的频率选择性衰落,而且频谱利用率得到很大地提高。因此,MIMO-OFDM技术在未来的移动通信领域无疑是一种最具吸引力的实现方法。在移动通信过程中,无线信道通常是时变的多径信道。MIMO-OFDM系统的各种分集的利用、相干解调和解码等都需要用到信道的状态信息。所以信道估计是MIMO-OFDM系统中的一个关键环节。目前关于信道估计的研究主要有两大类:一种是基于导频/训练序列的信道估计方法,一种是盲信道估计方法。基于导频/训练序列的信道估计方法有着较好的估计性能和相对较少的运算量,但是需要占用一定的时隙或者子载波,从而导致系统频谱利用率的降低。盲信道估计方法不需要发送导频或者训练序列,在接收端直接对接收信号通过一定的信号处理技术来得到信道的状态信息。这类方法有着较高的频谱利用效率,但是,由于其需要进行大量的运算,因此不利于信道的实时估计,且收敛性能较差。基于叠加导频信道估计方法的出现对以上两种方法有了一个较好折衷,它在少量牺牲接收信噪比的情况下,既有较高的频谱利用率也不会带来复杂的计算过程,因此得到广泛的关注。本文主要对MIMO-OFDM系统下基于叠加导频的RLS信道估计方法进行研究。在前几章分别介绍了移动通信的发展历史、MIMO-OFDM系统结构、无线信道的传输模型和主要的信道估计方法。然后重点研究并改进MIMO-OFDM系统下基于叠加导频的RLS算法,针对叠加导频信道估计方法中存在未知数据信息对估计性能的影响,提出了二次判决指导的方法对接收信号进行净化,从而使信道估计的均方误差性能得到优化。接着我们推导出了在上述信道估计方法下信道估计性能所能够达到的极限,给出了极限值的数学表达式。最后通过计算机仿真验证了上述信道估计算法的性能,并跟理论推导的结果进行了比较。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线通信的发展历史
• 1.2 MIMO-OFDM技术研究背景介绍
• 1.2.1 MIMO
• 1.2.2 OFDM
• 1.2.3 MIMO-OFDM
• 1.3 信道估计研究的必要性
• 1.4 本文的主要内容及结构安排
• 第二章 无线信道传播模型
• 2.1 无线信道的衰落特性
• 2.1.1 大尺度衰落
• 2.1.2 小尺度衰落
• 2.2 无线信道的多径效应和时变性
• 2.2.1 频率选择性衰落
• 2.2.2 时间选择性衰落
• 2.2.3 空间选择性衰落
• 2.3 无线信道建模
• 2.3.1 Rayleigh衰落信道
• 2.3.2 Rice衰落信道
• 2.3.3 Nakagami衰落信道
• 2.3.4 Jakes模型
• 第三章 MIMO-OFDM系统概述
• 3.1 OFDM基本原理
• 3.1.1 OFDM系统框图
• 3.1.2 OFDM系统信号模型
• 3.1.3 OFDM系统的保护间隔和循环前缀
• 3.1.4 OFDM系统频域模型
• 3.2 MIMO基本原理
• 3.2.1 MIMO系统的容量
• 3.2.2 空间复用
• 3.2.3 空间分集
• 3.3 MIMO-OFDM系统
• 3.3.1 系统结构描述
• 3.3.2 系统原理
• 第四章 MIMO-OFDM中的信道估计技术
• 4.1 盲信道估计
• 4.2 基于导频/训练序列的估计
• 4.2.1 块状导频信道估计
• 4.2.2 梳状导频信道估计
• 第五章 MIMO-OFDM系统信道估计及性能分析
• 5.1 MIMO-OFDM系统导频设计
• 5.2 自适应信道估计
• 5.2.1 LS估计
• 5.2.2 判决指导方法
• 5.2.3 RLS估计
• 5.3 性能分析
• 5.4 仿真结果
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 在校期间发表的论文、科研成果等
• 致谢