单载波频域均衡技术研究

论文摘要

单载波频域均衡技术（SC-FDE）,是结合传统的单载波传输和OFDM技术的优点发展起来的一种新的宽带无线通信技术。它利用循环前缀和频域均衡消除多径信道对信号的影响,避免了单载波时域均衡（SC-TDE）复杂度大和正交频分复用（OFDM）技术峰值平均功率比高的不足,是宽带无线接入系统物理层的重要技术,己经被纳入IEEE802.16标准中。本文主要研究SC-FDE系统的信道估计和频域自适应均衡技术。论文首先分析宽带无线信道的特性。信道的频率选择性导致传输信号的码间干扰,时间选择性导致传输信号的多普勒扩展。信道建模对研究SC-FDE系统非常重要。文中讨论了信道模型的建立方法,重点对本文仿真中将会用到的SUI信道模型进行分析。之后文章建立了SC-FDE系统的数学模型,介绍了SC-FDE系统的负载帧格式,并对SC-FDE中的循环前缀和独特字前缀作详细的分析。在对接收信号进行频域均衡之前必须进行信道估计。文章介绍了最小二乘（LS）估计和最小均方误差（MMSE）估计这两种比较常用的信道估计方法。并仿真对比两种估计方法的误差特性以及估计误差对SC-FDE系统误码率的影响。为了发送尽量少的训练序列同时获得满意的信道估计结果,SC-FDE系统中可以采用自适应均衡技术。本文将LMS自适应算法引入SC-FDE系统中。由于SC-FDE的特殊结构,在使用数据帧进行频域信道估计时可能由于数据帧的频域深衰点导致噪声被严重放大。文章改进LMS算法,将数据帧估计结果经过时域和频域修正后反馈给均衡器进行频域均衡。仿真表明该方法比LMS算法具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题的研究目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.4 主要研究工作和本文的结构
• 第2章 无线信道与信道模型
• 2.1 无线信道概述
• 2.1.1 自由空间的路径衰落
• 2.1.2 阴影衰落
• 2.1.3 反射、绕射和散射
• 2.1.4 多径衰落
• 2.2 无线信道的主要参数
• 2.2.1 频率选择性
• 2.2.2 时延扩展
• 2.2.3 时间选择性
• 2.2.4 角度扩展和相关距离
• 2.3 信道模型分析
• 2.3.1 信道冲击响应模型
• 2.3.2 功率时延剖面
• 2.3.3 信号的包络和相位分布
• 2.3.4 仿真信道模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 SC-FDE原理
• 3.1 SC-FDE的数学模型
• 3.2 SC-FDE与OFDM的比较
• 3.3 SC-FDE中的保护间隔
• 3.4 本章小结
• 第4章 SC-FDE中的信道估计与均衡技术
• 4.1 SC-FDE中的信道均衡
• 4.1.1 频域均衡的基本原理
• 4.1.2 迫零均衡
• 4.1.3 最小均方误差均衡
• 4.1.4 不同均衡方式下的性能仿真分析
• 4.2 基于训练序列的SC-FDE系统信道估计技术
• 4.2.1 最小二乘信道估计
• 4.2.2 基于MMSE准则的信道估计
• 4.2.3 训练序列对估计精度的影响
• 4.3 SC-FDE频域自适应均衡
• 4.3.1 LMS自适应算法
• 4.3.2 LMS自适应滤波器的结构
• 4.3.3 LMS自适应均衡在SC-FDE系统中的应用
• 4.3.4 SC-FDE频域判决反馈均衡
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢