OFDM系统的信道估计算法研究

论文摘要

正交频分复用OFDM技术,是近年来受到人们广泛关注的一种调制技术,在高速无线数据传输领域有很大的应用前景。它将高速的数据流分解成许多低速率子数据流,利用相互正交且重叠的多个子载波同时传播,它的主要优点是抗符号间干扰能力强,频带利用率高,能有效地对抗多径衰落。在OFDM系统中,采用循环前缀技术,从而消除了码间干扰,保护了各子载波间的正交关系。同时采用IFFT和FFT方法使各个子信道的调制和解调变得非常容易。然而在移动通信中信道的特性是随时间变化的,为了提高通信效率和通信质量,有必要对信道的当前特性进行估计。文章在分析和总结相关文献的基础上,介绍正交频分复用技术的发展历史,讨论了正交频分复用技术的基本原理和实现方法,并在对OFDM系统简要分析的基础上,研究了OFDM系统中的信道估计技术:LS估计、MMSE估计、LMMSE估计、SVD算法、变换域估计、基于内插的信道估计、判决反馈信道估计算法。提出了一种自适应导频插入算法,仿真结果表明该算法在满足系统性能要求的条件下,能显著地减少导频开销。最后我们通过MATLAB软件进行仿真,对信道估计方法及他们的特点进行了分析和比较。可以看出MMSE和LMMSE估计的性能要远好于LS估计,但其复杂度较高,SVD估计的性能及运算复杂度皆介于前两者之间;六边形导频优于矩形导频图案,且都是块状和梳状导频的折衷;拉格朗日内插算法的性能在在较高信噪比条件下远优于线性内插算法和高斯内插算法,但复杂度也较高。因此信道估计算法的选择应在估计准确度和传输有效性之间取得折衷。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展状况
• 1.2 OFDM系统的发展状况
• 1.3 本文主要工作及章节安排
• 第二章 OFDM的原理与关键技术
• 2.1 OFDM的基本原理
• 2.1.1 OFDM的基本原理
• 2.1.2 OFDM的IFFT/FFT实现
• 2.1.3 添加循环前缀
• 2.1.4 加窗技术
• 2.1.5 参数选择
• 2.2 OFDM系统的优缺点
• 2.3 OFDM系统中的关键技术
• 2.4 小结
• 第三章 移动无线信道
• 3.1 移动无线信道中的电波传播特性
• 3.1.1 大尺度衰落特性
• 3.1.2 小尺度衰落特性
• 3.2 多径衰落信道建模
• 3.2.1 Clarke参考模型
• 3.2.2 Jakes模型
• 3.2.3 频率选择性衰落信道模型
• 3.3 小结
• 第四章 OFDM系统的信道估计技术
• 4.1 OFDM信道估计技术概述
• 4.2 基于LS的信道估计算法
• 4.3 基于MMSE的信道估计算法
• 4.3.1 MMSE信道估计算法
• 4.3.2 最小线性均方误差信道估计算法（LMMSE）
• 4.3.3 MMSE估计准则的性能分析
• 4.4 SVD算法
• 4.5 变换域信道估计算法[9]
• 4.6 基于内插的信道估计
• 4.6.1 常值插值算法
• 4.6.2 线性插值算法
• 4.6.3 高斯插值算法
• 4.6.4 拉格朗日样条插值
• 4.7 自适应导频插入算法
• 4.8 判决反馈信道估计算法
• 4.9 仿真分析
• 4.9.1 LS估计器与MMSE估计器性能比较
• 4.9.2 OFDM系统中不同导频图案的估计性能比较
• 4.9.3 多径瑞利衰落信道下OFDM系统估计算法性能比较
• 4.10 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果