论文摘要
正交频分复用（OFDM）由于具有较高的频谱利用率和优异的抗多径传播和频率选择性衰落的能力,已成为下一代通信技术的热点,信道估计是其关键技术之一。如何解决好估计性能和估计复杂度的矛盾是信道估计算法有待解决的难点。同时,多数OFDM系统以一种等功率、等比特分配的工作模式工作,效率低下,不能充分利用有限的频谱资源。本文较为系统的分析了基于奇异值分解（SVD）的线性最小均方误差（LMMSE）的实现原理和估计性能,并结合信号/噪声子空间的理论,提出了一种新的低阶秩选取准则,提高了该算法在各种工作环境下的适应性。在此基础上,对OFDM自适应子载波功率和比特分配算法进行了研究,并分别给出了一种适合于实际系统的次优功率分配算法和基于SNR门限的比特分配算法,并通过MATLAB进行了验证。研究结果表明:（1）由于频率响应自相关矩阵R hh的数学特性,执行奇异值分解后,奇异值矩阵中只有少数几个奇异值偏大,其余的均趋近于零,从而使得LMMSE算法的复数乘法计算量大大减少。由于该算法利用了信道的频域相关特性,所以能够很好的在估计性能和复杂度之间作出折中。（2）LMMSE计算公式中的关键因子R hh +σn2 （ XHX）?1正好符合信号/噪声子空间模型,将信号子空间的维数作为低阶秩的选取准则,能够很好的解决该算法的不足,可以随着工作环境的变化而及时调整参数,保证了信道估计的准确性。（3）基于误比特率优化的次优功率分配方案是对最优分配的逼近。经过计算机仿真验证,次优方案在趋势上与最优方案一致,是一种“注水”与“反注水”策略的结合,除了将信道质量最差的几个子载波的功率强制设定为零。次优方案的误比特率性能较等功率分配和等信噪比分配均占优,在发射总功率一定,各子载波使用固定调制方式的前提下,能够实现系统误比特率的最小化。（4）基于SNR门限的比特分配是设计用于传输速率一定的OFDM系统。以某一误比特率下各种调制方案对应的SNR为依据,根据各个子载波的信道质量进行比特分配,质量好的采用高阶调制,质量差的采用低阶调制甚至不传输数据,从而最终实现系统误比特率最小化的目标。改进的低阶秩的选取准则增强了基于SVD的LMMSE信道估计算法的环境适应性,在保证较低的计算量的同时也能提供准确的信道估计性能,适合于实际的OFDM系统。自适应的功率和比特分配方案能够解决现有系统频谱资源利用率低下的问题,在获得准确的信道状态估计的前提下,能够合理的分配资源,实现系统误比特率最小化的目标,具有较好的实用性。