MIMO-OFDM系统的优化导频设置方法及其在信道估计中的应用

论文摘要

下一代移动通信系统（B3G／4G）能够在移动环境下提供更高的传输数据速率，以满足人们对于多媒体业务日益增长的需求。MIMO-OFDM系统实现了OFDM技术与MIMO技术的有机结合，能够大幅度地提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地克服多径衰落的影响、抑制干扰和噪声，被普遍认为是B3G／4G物理层最有可能选用的技术方案。对于宽带无线通信系统，信道不仅具有频率选择性衰落，而且是时变的。MIMO-OFDM系统中的分集合并、空时码的译码算法都依赖于信道估计结果。信道估计精度对MIMO-OFDM系统的性能有着直接的影响。时变信道的估计与跟踪是MIMO-OFDM系统应用中必须解决的问题。本论文就是在这一领域开展研究工作。在分析移动无线信道衰落特性的基础上，介绍了MIMO-OFDM系统的基本工作原理。针对系统中信道估计这一关键技术，深入研究了基于导频序列的各种信道估计算法，并对LS算法和MMSE算法进行了分析比较。根据最小化MSE准则，推导给出了一种MIMO-OFDM系统中导频设置的优化方法，并结合DFT算法给出了一种信道估计的迭代算法。理论分析与仿真实验表明：提出的算法能够比IEEE 802.16标准中的方法获得更高的估计精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 OFDM和MIMO技术概述
• 1.2 研究意义与论文内容安排
• 第二章 无线移动通信信道
• 2.1 无线移动通信多径信道衰落因素
• 2.1.1 无线移动通信信道概述
• 2.1.2 影响无线移动信道多径衰落的因素
• 2.2 无线移动通信多径信道分析
• 2.2.1 时延扩展与相干带宽
• 2.2.2 多普勒扩展与相干时间
• 2.3 无线移动通信多径信道衰落类型
• 2.4 无线移动通信多径衰落信道模型
• 2.4.1 冲激响应模型及其包络特性
• 2.4.2 MIMO-OFDM系统信道建模
• 第三章 MIMO-OFDM系统
• 3.1 OFDM基本原理
• 3.1.1 OFDM系统的基本模型
• 3.1.2 保护间隔和循环前缀（guard interval and CP）
• 3.1.3 OFDM技术的特点
• 3.2 MIMO基本原理
• 3.3 MIMO-OFDM系统
• 3.3.1 基于OFDM的空时复用系统
• 3.3.2 OFDM系统的空时编码
• 第四章 MIMO-OFDM系统信道估计
• 4.1 MIMO-OFDM系统信号模型
• 4.1.1 基于导频的信道估计概述
• 4.1.2 MIMO-OFDM系统信号模型
• 4.2 最小二乘（LS）信道估计算法
• 4.3 最小均方误差（MMSE）估计算法
• 4.3.1 MMSE算法原理
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 4.3.3 MMSE和LS估计算法分析比较
• 4.4 优化的导频设置方法及其在信道估计的应用
• 4.4.1 优化导频设置策略
• 4.4.2 基于DFT迭代的MIMO-OFDM信道估计算法
• 4.4.3 仿真结果和性能分析
• 4.5 MIMO-OFDM系统中导频设置方式及其信道估计性能分析
• 4.5.1 信道估计中导频的设置策略
• 4.5.2 导频设置方式及其信道估计性能分析
• 第五章 结束语
• 5.1 论文总结
• 5.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢