基于OFDM技术传输系统的信道估计研究

论文摘要

正交频分复用技术由于具有频谱利用率高、能够有效对抗频率选择性衰落等优点，可提供高速率和高质量的通信服务，越来越多地受到人们的关注，成为第四代移动通信的关键技术和当前国际上的研究热点，近年来在无线音频广播，无线视频广播，无线局域网等方面得到广泛的应用。但是由于无线信道的多径性和时变性，造成了接收端OFDM符号子载波间的干扰，为了能够准确地解调OFDM信号，就必须对接收到的信号进行信道估计。论文在前人工作的基础上，试图对这一问题作一些研究与探讨。介绍了OFDM技术的基本原理和性能特点，分析了OFDM技术的优越性和不足。并在OFDM系统的信道建模和参数选择的基础上，进行了OFDM系统的信道估计的研究，介绍了两种基于导频符号的信道估计算法：基于块状导频的信道估计算法和基于梳状导频的信道估计算法。其中，块状导频信道估计算法包括：最小平方(LS)算法，最小均方误差(MMSE)算法和线性最小均方误差(LMMSE)算法以及相应的改进算法；梳状导频信道估计算法包括：一阶线性插值，抛物线插值和基于变换域的插值法。并对各个算法的优劣进行比较。主要工作是对两种OFDM系统的信道估计算法进行改进：(1)对于MMSE算法的改进：针对由于MMSE算法的计算复杂度较大，提出了用LMMSE及SVU分解的方法代替MMSE算法对导频处的信道函数进行估计；(2)使用了新的插值滤波算法：针对线性插值算法估计误差较大，而基于变换域的插值法计算量太大的特点，利用三次样条插值算法和基于维纳滤波的最小均方误差(MMSE)方法代替线性插值和基于变换域的插值算法对信道进行估计。并且进行了计算机仿真，结果表明改进的算法具有较好的估计性能和较低计算复杂度，更适合于第四代移动通信的高速要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 无线移动通信系统的发展历史
• 1.2 正交频分复用技术的发展及应用
• 1.2.1 正交频分复用的发展历史
• 1.2.2 OFDM应用现状及展望
• 1.3 论文主要工作和内容安排
• 2 正交频分复用系统原理及关键技术
• 2.1 多载波传输
• 2.1.1 多载波基本原理
• 2.1.2 正交子载波
• 2.2 正交频分复用（OFDM）技术
• 2.2.1 OFDM系统的数学描述
• 2.2.2 OFDM的系统组成和基带信号模型
• 2.2.3 OFDM技术的优势
• 2.2.4 OFDM技术的应用
• 2.2.5 OFDM存在的不足
• 2.2.6 OFDM系统的研究热点
• 2.3 循环前缀
• 2.4 本章小结
• 3 OFDM系统的信道模型和参数选择
• 3.1 无线信道通用模型
• 3.1.1 常见信道模型
• 3.1.2 Rayleigh衰落建模
• 3.1.3 Rice衰落建模
• 3.2 移动信道的几个参数
• 3.2.1 时延扩展与相干带宽
• 3.2.2 多谱勒扩展和相干时间
• 3.3 选择性衰落
• 3.4 OFDM系统参数的选择
• 3.5 本章小结
• 4 OFDM系统信道估计
• 4.1 信道估计的意义
• 4.2 信道模型
• 4.3 导频符号的插入方式及导频符号间隔的选取
• 4.4 基于块状导频的信道估计算法
• 4.4.1 最小平方（LS）算法
• 4.4.2 LS算法的简化
• 4.4.3 最小均方误差（MMSE）算法
• 4.4.4 线性最小均方误差（LMMSE）算法
• 4.4.5 基于奇异值分解（SVD）的算法改进
• 4.4.6 LMMSE算法的改进
• 4.5 基于梳状导频的信道估计算法
• 4.5.1 线性插值
• 4.5.2 抛物线插值
• 4.5.3 基于变换域的插值法
• 4.6 维纳滤波算法
• 4.6.1 二维维纳滤波
• 4.6.2 分离的一维维纳滤波
• 4.7 改进的导频信道估计算法
• 4.7.1 信道估计模型
• 4.7.2 改进算法及性能分析
• 4.8 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果