OFDM信道估计算法研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM）技术是第三代和第四代移动通信中的关键技术之一,它能够有效的对抗多径衰落和时延弥散,并且保持高速的传输速率和频谱利用率。为了提高短波通信的传输速率和性能,OFDM技术是一个很不错的选择。而对信道估计的准确程度直接关系到整个系统的最终性能。本论文正是针对上述问题,以适合短波通信的OFDM技术的信道估计作为主要的研究对象。在深入分析了传统的导频辅助的信道估计基础上,对基于期望最大化（EM）的信道估计算法的性能做了主要研究。本文的主要内容为:1.详细研究了无线衰落信道的一般共性和短波信道的特性,建立了适合短波通信的Watterson信道模型。2.详细研究了OFDM系统的基本原理,分别在Matlab和Visual C++下建立了OFDM系统仿真平台,并讨论了OFDM系统的参数设置和关键技术。3.研究了导频的设置方式,以及不同导频设置方式下的信道估计方法,并对几种传统的信道估计方法在短波信道模型下的性能进行了仿真分析。4.为了弥补传统信道估计的不足,介绍了基于期望最大化的信道估计算法,分别在Matlab和Visual C++下进行了仿真,结果表明该算法频谱利用率较高、系统误码率较低、解调延迟短、资源占用较小。该算法的不足之处在于其复杂度偏高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 OFDM 的现状和应用
• 1.3 OFDM 与短波通信
• 1.4 OFDM 信道估计研究的意义
• 1.5 OFDM 信道估计研究的现状
• 1.6 本论文的研究内容
• 第二章 无线衰落信道
• 2.1 无线衰落信道的大尺度衰落
• 2.2 无线信道的阴影衰落
• 2.3 无线信道的小尺度衰落
• 2.3.1 无线信道的多径衰落
• 2.3.2 无线信道的时变性以及多普勒频移
• 2.4 短波信道特性
• 2.5 无线多径信道的数学模型
• 2.5.1 Rayleigh 衰落分布
• 2.5.2 Rician 衰落分布
• 2.6 无线衰落信道的仿真模型
• 2.6.1 抽头延迟线模型
• 2.6.2 Watterson 短波信道模型
• 第三章 OFDM 系统的基本原理
• 3.1 OFDM 系统的基本原理
• 3.2 OFDM 符号与帧结构
• 3.3 循环前缀
• 3.4 OFDM 参数的选择
• 3.5 OFDM 关键技术
• 3.5.1 系统同步
• 3.5.2 信道估计
• 3.5.3 峰均比抑制
• 第四章 OFDM 的信道估计算法
• 4.1 OFDM 系统基带模型
• 4.2 信道估计的分类
• 4.3 导频插入
• 4.3.1 导频结构
• 4.3.1.1 块状导频
• 4.3.1.2 梳状导频
• 4.3.1.3 矩形导频
• 4.3.2 导频间隔与导频位置
• 4.4 导频处的信道估计
• 4.4.1 LS 算法
• 4.4.2 MMSE 算法
• 4.5 块状导频下的信道估计
• 4.6 梳状导频下的信道估计
• 4.6.1 一阶线性插值算法
• 4.6.2 时域滤波算法
• 4.6.3 基于变换域的插值算法
• 4.6.4 梳状导频下信道估计算法性能仿真
• 4.7 矩形导频下的信道估计算法
• 4.7.1 基于 MMSE 准则的 Wiener 滤波信道估计算法
• 4.7.2 二维线性内插信道估计算法
• 4.7.3 矩形导频下信道估计算法性能仿真
• 第五章 基于EM 的信道估计算法
• 5.1 MLE（最大似然估计）算法
• 5.1.1 似然函数
• 5.1.2 最大似然估计
• 5.2 EM 算法简介
• 5.3 信道估计的初始化
• 5.4 基于EM 的信道估计算法描述
• 5.4.1 EM 算法原理
• 5.4.2 EM 简化算法
• 5.5 仿真参数
• 5.6 仿真结果
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间取得的研究成果