无线OFDM系统中峰均比和信道估计的研究

论文摘要

随着多媒体业务和无线宽带技术的发展,无线通信系统对服务质量、传输速率以及频谱利用率等方面的要求也不断提高。OFDM(正交频分复用)作为一种新型的物理层技术,正逐渐受到人们的重视,而且被看作是第四代移动通信(4G)的关键技术。目前,OFDM已经被3G技术规范机构3GPP(第三代合作伙伴计划),选为LTE(长期演进)下行链路的主要技术。OFDM技术既是一种多载波调制技术,也是一种频分复用技术。OFDM系统具有频谱利用率高、有效地消除码间干扰(ISI)、对抗多径衰落能力强、硬件实现简单、能够实现非对称的业务传输等优点;然而,OFDM也存在着固有的缺点——易受到频率偏移的影响,以及峰值平均功率比(PAPR)较高,等等。本文首先分析了无线OFDM系统的无线信道特性;然后阐述了OFDM的基本原理,在OFDM的理论基础上,简单介绍了OFDM的几个关键技术;接着对OFDM的两大关键技术——降低峰均比技术和信道估计技术,进行深入的研究。这两项技术性能的好坏直接影响到OFDM系统的性能,本文主要研究无线OFDM系统中的这两项关键技术。在降低峰均比技术的研究中,首先介绍了降低峰均比的研究背景,然后对降低峰均比几种常用算法进行了分析和比较,最后在部分传输序列(PTS)基础上,给出了一种PTS改进的算法——预置边带信息,该算法可以有效地消除传统部分传输序列算法峰值再生的影响。在信道估计的研究中,首先介绍了信道估计的意义,然后介绍了基于导频的信道估计的方法,最后给出了一种对基于导频的信道估的优化算法——加窗FFT插值运算,这种算法可以有效地解决直接FFT插值算法存在频谱能量泄露问题,进一步提高OFDM的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 OFDM的发展及应用
• 1.2.1 OFDM的发展历史
• 1.2.2 OFDM的应用情况
• 1.3 OFDM的特点
• 1.3.1 OFDM的主要优点
• 1.3.2 OFDM的主要缺点
• 1.4 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 无线OFDM系统的基本原理
• 2.1 无线信道的特性
• 2.1.1 无线信道的衰落特性
• 2.1.2 无线信道中的多普勒效应
• 2.1.3 信道的包络统计特性
• 2.1.4 无线信道的仿真模型
• 2.2 OFDM系统基本原理
• 2.2.1 OFDM信号的产生
• 2.2.2 OFDM系统的FFT/IFFT 实现原理
• 2.2.3 保护间隔和循环前缀
• 2.2.4 傅立叶变换的过采样
• 2.3 OFDM的关键技术
• 2.3.1 降低峰均比技术
• 2.3.2 信道估计技术
• 2.3.3 同步技术
• 2.3.4 信道编码技术
• 第三章 降低峰均比（PAPR）的技术
• 3.1 峰均比的研究背景
• 3.1.1 峰均比产生的原因及问题
• 3.1.2 峰均比的定义
• 3.1.3 峰均比的分布
• 3.2 降低峰均比的常用算法
• 3.2.1 信号预畸变技术
• 3.2.2 编码类技术
• 3.2.3 概率类技术
• 3.2.4 各类技术的比较
• 3.3 部分传输序列（PTS）算法
• 3.3.1 传统的PTS算法
• 3.2.2 PTS算法不同的分组方式
• 3.3.3 传统PTS算法的仿真
• 3.3.4 PTS的算法和SLM算法的比较
• 3.4 基于PTS算法的优化
• 3.4.1 传统PTS算法复杂度分析
• 3.4.2 固定扰码序列的PTS算法
• 3.4.3 预置边带信息的PTS算法
• 3.4.4 实验仿真
• 3.5 总结分析
• 第四章 信道估计的技术
• 4.1 信道估计的意义
• 4.2 信道估计的常用算法
• 4.2.1 盲信道估计
• 4.2.2 非盲信道估计
• 4.3 导频的选择与实现准则
• 4.3.1 基于导频的OFDM系统基带模型
• 4.3.2 常见的导频插入图案
• 4.3.3 导频插入间隔的要求
• 4.3.4 信道估计实现准则
• 4.4 基于导频的信道估计算法的优化
• 4.4.1 基于导频的信道估计传统算法
• 4.4.2 直接FFT 信道估计算法
• 4.4.3 加窗FFT 信道估计算法
• 4.4.4 实验仿真
• 4.5 总结分析
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果