MIMO-OFDM系统中信道估计的研究

论文摘要

正交频分复用（OFDM）是一种多载波传输技术,常用于抗频率选择性衰落或窄带干扰。多输入多输出天线（MIMO）技术可以在不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量和频谱利用率。近年来人们将重点放在了MIMO技术与OFDM技术的结合上来,进一步增加了系统的容量,提高了系统的传输速率,实现在频率选择性衰落信道中提高频谱利用率,并能有效的抵抗多径衰落和噪声,成为高速无线传输应用的一项关键技术。本论文研究的是MIMO-OFDM系统的关键技术-信道估计技术,要点如下:首先,在讨论无线信道的衰落特性和信道模型的基础上,详细论述了OFDM、MIMO系统的主要原理以及系统组成。并对MIMO-OFDM系统进行了研究,建立了MIMO-OFDM系统仿真模型。在理想信道状态信息（CSI）条件下给出了MIMO-OFDM系统中空时分组编码（STBC）与OFDM结合的系统仿真性能曲线。接着,深入研究了基于训练序列的最小二乘（LS）时域估计、LS频域估计以及最小均方误差（MMSE）估计算法并通过Matlab对这三种算法及其改进算法进行仿真,验证了改进算法的有效性。最后,重点研究并改进了基于导频符号的信道估计算法,给出了一种新的导频插入方式,即在不同符号周期,在不同子载波插入导频。通过在不同的载波位置插入导频,可以对不同频率位置进行估计,提高算法抗频选的能力,然后把采用内插计算的结果作为预估计值,再根据信道的具体环境确定不同的时域加权求和方式（ACE-T）求出信道估计值。通过在不同多普勒频移的信道环境下进行仿真,验证了改进算法对系统信道估计精度的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景和意义
• 1.3 论文的主要内容及章节安排
• 第2章 无线信道的特征
• 2.1 移动无线信道的衰落特性
• 2.1.1 自由空间的路径衰落
• 2.1.2 阴影衰落
• 2.1.3 小尺度衰落
• 2.2 移动无线信道建模
• 2.3 本章小结
• 第3章 MIMO-OFDM系统概述
• 3.1 OFDM系统简介
• 3.1.1 OFDM基本原理
• 3.1.2 OFDM系统参数的设计
• 3.2 MIMO技术简介
• 3.2.1 MIMO基本原理
• 3.2.2 MIMO信道容量
• 3.3 MIMO-OFDM系统简介
• 3.3.1 MIMO-OFDM系统模型
• 3.3.2 基于OFDM的空间复用系统
• 3.3.3 空时编码的OFDM系统
• 3.3.4 系统仿真与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于训练序列的信道估计方法
• 4.1 概述
• 4.2 LS时域信道估计算法
• 4.2.1 基本算法
• 4.2.2 LS时域简化算法
• 4.2.3 利用信道频率相关性简化算法
• 4.2.4 算法仿真与分析
• 4.3 LS频域信道估计算法
• 4.3.1 基本算法
• 4.3.2 改进算法
• 4.3.3 算法仿真与分析
• 4.4 MIMO-OFDM系统MMSE信道估计算法
• 4.4.1 基本算法
• 4.4.2 简化算法
• 4.4.3 奇异值分解LMMSE估计算法
• 4.4.4 算法仿真与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于导频符号的信道估计方法
• 5.1 基于导频的MIMO-OFDM系统
• 5.2 基于导频符号信道估计概述
• 5.3 导频的选择与插入
• 5.4 基于梳状导频的信道估计
• 5.4.1 导频正交性设计
• 5.4.2 导频位置的信道估计
• 5.4.3 非导频位置信道估计
• 5.5 基于导频信道估计的改进
• 5.5.1 多普勒频移较小时的信道估计
• 5.5.2 多普勒频移较大时的信道估计
• 5.6 算法仿真与分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢