基于混合导频的OFDM系统信道估计算法研究

基于混合导频的OFDM系统信道估计算法研究

论文摘要

宽带无线通信系统中,可靠、高速的数据传输是无线通信的主要目标,而实现这一目标存在两个最严峻的挑战:如何解决提高带宽使用效率和多径衰落信道问题。正交频分复用(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种特殊的多载波传输技术,它通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转变为平坦信道,减小了多径衰落的影响,另外其子载波相互正交,频谱利用率很高,为新一代移动通信系统提供了一种解决方案。然而要想完全实现OFDM技术所带来性能的提高,还需要相关技术的支持,信道估计就是其中之一。信道估计即识别发送天线与接收天线之间的信道冲激响应,从接收数据中尽可能的恢复发送端的数据。信道估计是相干检测、解调、均衡的基础,直接关系到系统性能的优劣。OFDM系统的信道估计方法通常可以被分为三类:基于导频或训练序列的非盲信道估计方法、盲信道估计方法和半盲信道估计方法。非盲信道估计方法性能好,简单易于实现,是本文的研究重点。其基本原理是在发送端发送已知的训练符号来估计信道参数。根据已知信息发射域的不同,可以将OFDM非盲信道估计分为基于频域导频的信道估计方法和基于时域训练序列的信道估计方法。多数实际OFDM系统中采用了基于频域导频的信道估计算法。一般的导频形式有块状导频、梳状导频和散状导频。本文研究了三种导频插入方式下的信道估计算法的原理和性能:针对块状导频插入方式,讨论了最小二乘法、线性最小均方误差法和SVD算法;针对梳状导频插入方式,介绍了线性内插等三种插值算法。以上三种导频形式在估计导频子信道的信息时,估计精度低,导频的分配和选取也不够灵活。针对以上缺点,本文提出将块状导频和梳状导频进行联合的新的导频形式。利用新的导频结构来估计导频子信道,接着利用线性内插法、二阶线性内插法、基于DFT的内插法来估计其他信道上的数据。可以得出结论:在时变信道中,由于梳状导频的自身特点,可以及时跟踪信道的变化,所以在误码率方面梳状导频要比块状导频估计精度高;由于MMSE准则利用了信道的自相关特点,提高了算法的估计性能,所以要比LS准则下的估计性能好;块状导频和梳状导频联合信道估计能很好的跟踪信道的变化,在性能上要比梳状导频和块状导频要好,而且导频的选取和分配有很大的灵活性,这样的估计方法所带来的复杂度是线性的。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 移动通信技术发展
  • 1.3 OFDM 系统的发展历史
  • 1.4 OFDM 系统信道估计的研究现状
  • 1.5 本文主要研究内容及章节安排
  • 第二章 OFDM 系统基本原理
  • 2.1 OFDM 系统的基本原理
  • 2.2 OFDM 系统的基本模型
  • 2.2.1 OFDM 调制与解调
  • 2.2.2 OFDM 系统的IDFT/DFT 实现原理
  • 2.2.3 OFDM 系统的循环前缀
  • 2.2.4 OFDM 系统参数选择
  • 2.3 OFDM 系统的关键技术
  • 第三章 无线衰落信道
  • 3.1 无线信道的衰落
  • 3.1.1 大尺度衰落
  • 3.1.2 阴影衰落
  • 3.1.3 小尺度衰落
  • 3.1.4 多普勒频移
  • 3.2 无线信道特性
  • 3.2.1 多径信道参数
  • 3.2.2 衰落信道分类
  • 3.3 OFDM 信道模型
  • 3.3.1 信道的冲击响应模型
  • 3.3.2 AWGN 信道
  • 3.3.3 瑞利衰落信道
  • 3.3.4 多普勒扩展信道
  • 第四章 基于导频的信道估计算法
  • 4.1 OFDM 信道估计方法分类
  • 4.2 频域导频的插入
  • 4.2.1 块状导频分布
  • 4.2.2 梳状导频分布
  • 4.2.3 散状导频分布
  • 4.3 基于块状导频的信道估计
  • 4.3.1 LS 算法
  • 4.3.2 MMSE 算法以及改进的LMMSE 算法
  • 4.3.3 ML 算法
  • 4.3.4 SVD 算法
  • 4.4 基于梳状导频的信道估计
  • 4.4.1 常值内插
  • 4.4.2 线性内插
  • 4.4.3 二阶线性内插
  • 4.4.4 基于DFT 时域插值法
  • 4.5 基于散状导频的信道估计
  • 4.5.1 散状导频信道估计原理
  • 4.5.2 二维维纳滤波
  • 第五章 基于混合导频的信道估计
  • 5.1 块状导频信道估计的算法仿真
  • 5.1.1 基于块状导频信道估计的判决反馈法
  • 5.1.2 基于块状导频信道估计的性能仿真
  • 5.2 梳状导频信道估计的算法仿真
  • 5.3 混合导频的结构与仿真
  • 5.3.1 混合导频结构
  • 5.3.2 混合导频的仿真
  • 第六章 全文总结
  • 6.1 论文工作总结
  • 6.2 对进一步研究的考虑
  • 参考文献
  • 作者简介
  • 致谢
  • 相关论文文献

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