MIMO-OFDM系统中信道估计的关键技术研究

论文摘要

无线通信与个人通信在短短几十年经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到CDMA的巨大发展,目前又出现了以MIMO-OFDM为核心的第四代移动通信技术。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统,它将以带宽、接入因特网、具有多种综合功能的系统形态出现。在中国FUTURE项目以及欧盟WINNER项目中,以MIMO-OFDM为物理层基础的下一代移动通信系统的研究正在如火如荼的展开。本文第一章首先回顾了移动通信的发展历程,介绍了3G技术的进展以及B3G或4G的发展现状,重点分析了目前B3G或4G的物理层存在的问题和难点,为接下来的论叙提供了研究背景。第二章首先分别介绍OFDM的基本理论、MIMO技术的基本理论,接着介绍了移动通信中的无线移动信道的衰落特性,然后给出了无线信道模型的计算机仿真以及MIMO-OFDM系统的结构模型和原理。第三章对MIMO-OFDM系统的信道估计进行了初步研究。给出了各种插值算法的均方误差（MSE）限,并利用仿真进行了验证。第四章我们提出了基于频域插入梳状导频的三种不同的信道估计算法,一个在频域实行,其它两个在时域实行。基于梳状导频的算法比使用块状导频的算法能提供更高的带宽效率。仿真结果表明,这三种估计算法有同样好的性能,而时域方法能提供相对简单的结构。第五章提出了在MIMO-OFDM系统中减弱导频位置处限幅噪声的一种新方法,其基本原理是插入导频前在频域内把导频位置的限幅噪声直接滤除。仿真结果表明这种新的方法能有效的改善信道估计和系统的性能。最后对全文进行了总结,并给出了B3G或4G可能的未来研究课题。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展及展望
• 1.2 B3G/4G物理层关键技术
• 1.3 本章小结
• 第二章 MIMO-OFDM技术基础
• 2.1 OFDM技术
• 2.1.1 OFDM的基本原理
• 2.1.2 OFDM的实现
• 2.1.3 OFDM存在的问题和解决方法
• 2.2 空时编码
• 2.2.1 空时分组码（STBC）
• 2.2.2 空时格码（STTC）
• 2.2.3 分层空时码（LST）
• 2.3 MIMO的信道建模
• 2.3.1 宽带无线时变信道衰落特性
• 2.3.2 MIMO的信道建模
• 2.3.3 MIMO-OFDM系统
• 2.4 本章小节
• 第三章 基于LS算法的 MIMO-OFDM系统的信道估计
• 3.1 引言
• 3.2 LS信道估计中的正交导频设计
• 3.2.1 正交导频设计准则
• 3.2.2 导频设计
• 3.3 Least Square信道估计
• 3.3.1 LS算法推导
• 3.3.2 LS信道估计的均方误差（MSE）限
• 3.4 Lagrange插值的均方误差限
• 3.4.1 Lagrange插值
• 3.4.2 线性以及二阶插值的MSE限
• 3.5 仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第四章 信道估计器设计
• 4.1 引言
• 4.2 本章使用的MIMO-OFDM系统
• 4.3 基于梳状导频的信道估计模块
• 4.3.1 频域导频频域间插（FPFI）
• 4.3.2 频域导频时域平均（FPTA）
• 4.3.3 频域导频时域相关（FPTC）
• 4.4 仿真结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 一种 MIMO-OFDM系统中降低限幅噪声的新方法
• 5.1 引言
• 5.2 一般系统模式
• 5.3 改进系统模式
• 5.4 仿真
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 展望
• 6.2.1 MIMO-OFDM系统应用中的问题
• 6.2.2 今后工作的展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢