OFDM系统中信道估计算法的研究

论文摘要

随着社会的进步和发展，无线宽带数字通信系统引起了广大研究人员的浓厚兴趣。在这一系统中，无线信道时延扩展引起的符号间干扰是限制传输性能和信息速率的主要因素之一；而在消除符号间干扰(Inter Symbol Interference，ICT)和均衡由无线信道时延扩展引起频率选择性衰落方面，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术具有明显的优势。因此，将OFDM技术应用到无线宽带数字通信系统的研究在最近几年得到了广泛关注。正交频分复用技术是一种无线环境下的高速多载波传输技术，它通过串并转换把高速数据流分配到相对较低的若干个正交子信道中进行传输，采用循环前缀作为保护间隔，有效地对抗频率选择性衰落和窄带干扰，提高了频谱利用率。信道估计技术是OFDM系统的研究热点之一，目前国内外不少专家提出了相应的信道估计方法，其中导频辅助信道估计算法通过导频子信道的响应得到整个信道的响应，能够很好地跟踪信道的变化，在复杂度不是很高的情况下达到很好的误差性能，是比较适合实际应用的信道估计算法之一。本文针对无线信道的特点，对各种信道进行了研究分析，给出了无线信道的数学模型。在此基础上深入讨论了块状和梳状两种导频插入方式下的信道估计算法。讨论了基于SVD低秩信道估计算法、基于变换域的信道估计算法、二维级联信道估计算法等，其中基于梳状导频的变换域信道估计在多普勒频移较大的时候，估计性能明显下降，为此文中提出了改进的变换域信道估计算法，对变换域内的低通滤波器进行了改进。然后根据DCT理论，深入研究了基于DCT／EDCT，IDCT／DCT的信道估计算法，提出了一种新的基于LDCT的信道估计方法，并进行了仿真试验。实验证明，论文所研究的估计方法在计算复杂度、系统性能和实用性等方面明显优于传统的信道估计方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 OFDM技术发展历史
• 1.1.2 OFDM技术的主要优缺点
• 1.2 OFDM系统中信道估计的研究现状
• 1.2.1 OFDM系统中信道估计的意义
• 1.2.2 OFDM系统信道估计的研究现状
• 1.3 论文研究内容及章节安排
• 第二章 无线信道的特征
• 2.1 引言
• 2.1.1 无线信道的大尺度衰落
• 2.1.2 无线信道的阴影衰落
• 2.1.3 无线信道的多径衰落
• 2.1.4 无线信道的时变性以及多普勒频移
• 2.2 无线信道的冲击响应
• 2.2.1 加性高斯白噪声（AWGN）信道
• 2.2.2 无线多径衰落信道
• 2.2.3 信号包络的分布
• 2.3 无线多径衰落信道的建模
• 2.4 小结
• 第三章 无线OFDM系统原理
• 3.1 引言
• 3.2 OFDM系统的基本原理
• 3.2.1 OFDM基带模型
• 3.2.2 DFT实现方法
• 3.2.3 保护间隔和循环前缀
• 3.3 OFDM符号在无线信道中的传输
• 3.3.1 OFDM系统在多径衰落信道中传输的等效结构
• 3.3.2 OFDM信号在多经衰落信道中传输的数学模型
• 3.3.3 非理想传输条件对系统性能的影响
• 3.4 OFDM系统关键技术
• 3.4.1 时域和频域同步
• 3.4.2 信道估计
• 3.4.3 信道编码和交织
• 3.4.4 降低峰值平均功率比
• 3.5 小结
• 第四章 OFDM系统中基于导频辅助的信道估计
• 4.1 引言
• 4.2 导频的插入方式
• 4.3 基本估计准则
• 4.4 OFDM系统信道估计问题的描述
• 4.5 块状导频方式下的信道估计
• 4.5.1 基于SVD分解的信道估计方法
• 4.5.2 变换域信道估计法
• 4.5.3 变换域信道估计方法的改进
• 4.6 基于梳状导频方式的信道估计
• 4.7 二维多导频信道估计
• 4.7.1 二维信道估计理论
• 4.7.2 级联的一维信道估计
• 4.7.3 判决引导信道估计
• 4.8 计算机仿真与结果分析
• 4.8.1 Simulink简介
• 4.8.2 通信仿真及流程
• 4.8.3 系统仿真
• 4.9 小结
• 第五章 基于DCT的信道估计
• 5.1 引言
• 5.2 基于DFT的信道估计
• 5.3 基于DCT/EIDCT的信道估计
• 5.4 基于IDCT/DCT的信道估计
• 5.5 基于局部余弦变换（LDCT）的信道估计
• 5.5.1 局部余弦变换（LDCT）
• 5.5.2 基于局部余弦变换（LDCT）的信道估计
• 5.6 性能比较
• 5.7 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表和递交的学术论文