滤波多音调制系统中的信道估计技术研究

论文摘要

未来无线移动通信系统的目标是实现实时无缝的高质量、高速率的移动多媒体和数据业务传输。但是无线环境中存在的多径等特性造成系统严重的符号间干扰,同时无线移动信道的时变特性使得接收机难以准确跟踪信道特性。多载波调制（Multi-Carrier, MC）技术具有良好的抗多径能力和克服ISI的能力,因而近年来获得了深入研究和广泛应用,其中OFDM是一种特殊的多载波调制技术,已经被多个标准采用,并很有可能被采用到第4代宽带移动通信（4G）中。但是OFDM也存在一些固有缺点,例如在传输中它的正交性易受破坏,对频偏比较敏感,而且峰均比较高,从而需要大量的开销（CP和虚载波等）,并且需要较为严格的定时同步等措施来保证系统性能。为了克服OFDM中的这些缺点,本文研究了一种新的正交多载波调制技术——滤波多音调制（FMT）在无线通信中的应用,并就其中的信道估计问题进行了研究。 滤波多音（Filtered Mutitone, FMT）调制技术是一种使用滤波器组的多载波调制技术。该技术使用滤波器组将整个信道划分为若干个子信道,使用多个子载波在这些子信道上进行信息的并行传输。然后在接收端采用匹配滤波器组对信号进行分离。其相邻子信道的信号之间频谱互不重叠,从而使得信道间干扰（ICI）非常小,甚至比系统中的其它噪声还要低,达到可以忽略的水平。但是由于在实际应用中,发送和接收滤波器不完全匹配,导致系统中存在较为严重的符号间干扰（ISI）,因此在FMT系统中,滤波器组均衡是不可缺少的。目前FMT技术已经在VDSL中得到了广泛的应用,表现出良好的特性。 本文主要研究FMT系统在无线环境中的应用。首先分析介绍了无线信道的特性、无线通信的研究现状和OFDM系统的优缺点,并建立了无线FMT系统信道模型,阐述了FMT系统的基本原理,并且在与OFDM进行对比研究之后,着重研究了FMT的信道估计技术。文中首先研究了LS估计和使用扩频序列的估计方法,基于此提出了对使用扩频序列估计的改进方法,并对这些算法进行了计算机仿真和性能分析,之后分别对这三种信道估计算法作了性能

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 引言
• 1.1 多载波调制技术
• 1.2 FMT的提出
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 滤波多音调制的基本原理
• 2.1 FMT系统的基本模型
• 2.2 FMT系统的实现
• 2.2.1 FMT系统的有效实现
• 2.2.2 基于线性相位FIR滤波器的FMT系统实现方法
• 2.3 FMT系统和OFDM系统的对比
• 2.3.1 调制方式的对比
• 2.3.2 系统复杂度对比
• 第三章 滤波多音调制的无线信道
• 3.1 无线衰落信道的传播特征
• 3.1.1 无线信道的大尺度衰落
• 3.1.2 无线信道的小尺度衰落
• 3.2 无线信道模型
• 3.2.1 AWGN信道模型
• 3.2.2 多径干扰（快衰落）的信道数学模型
• 3.2.3 三维信道模型
• 第四章 FMT的信道估计
• 4.1 信道估计的理论基础
• 4.1.1 最大似然估计（ML）
• 4.1.2 最小二乘估计与加权最小二乘估计
• 4.1.3 最小均方误差估计
• 4.2 FMT系统中的信道估计
• 4.2.1 含信道估计的FMT系统框图
• 4.2.2 LS估计
• 4.2.3 基于扩频序列的估计
• 4.2.4 仿真与分析
• 4.2.5 空时联合信道估计
• 第五章 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表