基于导频的OFDM信道估计算法研究

论文摘要

OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术,其原理是利用多个正交的子载波来传送数据,从而提高系统带宽利用率和传信率。然而,空间信道不仅存在大尺度衰落影响,还有多径和多普勒频移影响,很容易破坏子载波间的正交性,引起符号间干扰和载波间干扰。因此,有效的信道估计对校正这些干扰和提高整个系统性能有极其重要的意义。DVB-T系统是基于正交频分复用的经典系统,对信道估计误差较敏感,研究DVB-T的信道估计对研究多载波系统具有重要的意义。本文从信道特性出发,研究了信道多径和多普勒频移特性,并对一般信道模型进行了分析；接着,从DVB-T 2K模式导频结构出发,研究导频处信道估计算法和非导频处信道估计算法,通过比较算法的均方误差和误比特率,来分析算法的性能,在保证信道估计性能的前提下,选择复杂度较小的算法；最后,通过信道校正来还原信号,对比调制前的信号,分析整个信道估计性能。本文的主要工作集中在以下几个方面：（1）对移动信道特性进行了研究,特别是小尺度衰落的多径特性和多普勒特性,介绍了几种模型的建模。通过改进Jakes模型,使得其实部虚部相关性更小,更加逼近真实瑞利信道。选择改进Jakes模型叠加DVB-T多径参数,确定本文仿真信道——多径瑞利信道模型。（2）导频处的信道估计,通过改进常规的固定系数滤波器,用自适应滤波方法消除最小二乘估计（LS）基础上的噪声。此算法不需要事先知道信道的统计特性,复杂度较最小均方误差算法（MMSE）、奇异值分解法（SVD）小。通过仿真分析,自适应滤波法满足系统的要求。（3）非导频处的信道估计,通过改进DCT插值算法来实现。其改进方法包括：增加通过多个符号级联处理的最强径（MST）识别算法,改进的MST算法能有效减小常规最强径识别算法的漏选和误选；多径展宽域域处理和多普勒展宽域处理,有效的减小噪声的干扰和插值过程中的混叠误差。最后,利用导频位置的自适应滤波法,级联非导频位置的改进DCT插值算法完成整个系统信道估计,实现了利用较小复杂度算法来获得较好的信道估计性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 本文主要研究工作
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 主要研究内容
• 1.3 论文的结构安排
• 第2章 OFDM系统概述和DVB-T信道估计方案
• 2.1 OFDM系统基本原理及其关键技术
• 2.1.1 OFDM调制原理
• 2.1.2 OFDM系统的优缺点
• 2.1.3 OFDM的关键技术
• 2.2 DVB-T系统原理及参数
• 2.3 DVB-T 2K系统信道估计仿真方案
• 2.3.1 信道估计仿真方案
• 2.3.2 信道估计性能评价
• 2.4 本章小结
• 第3章 无线信道传播特性与信道建模
• 3.1 无线信道传播特性
• 3.1.1 无线传播信道的大尺度衰落
• 3.1.2 无线传播信道的阴影衰落
• 3.1.3 无线传播信道的小尺度衰落
• 3.2 瑞利衰落信道模型
• 3.2.1 Clarke信道模型
• 3.2.2 Jakes信道模型
• 3.2.3 改进的Jakes模型
• 3.3 多径衰落信道仿真
• 3.4 本文仿真所采用的信道模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 导频符号与导频处信道估计算法研究
• 4.1 导频符号的类型
• 4.2 导频位置的信道估计算法
• 4.2.1 LS算法
• 4.2.2 MMSE算法
• 4.2.3 MMSE的简化算法
• 4.2.4 SVD信道估计算法
• 4.2.5 基于可调节滤波器的信道估计算法
• 4.3 导频位置信道估计性能比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 非导频位置的信道估计
• 5.1 维纳滤波算法
• 5.2 一维维纳滤波
• 5.3 基于DFT的插值
• 5.4 基于DCT的信道估计算法及其改进
• 5.4.1 基于DCT的插值算法
• 5.4.2 性能分析
• 5.5 多项式插值算法
• 5.5.1 线性插值
• 5.5.2 高斯内插
• 5.5.3 立方插值
• 5.6 DVB-T系统信道估计仿真
• 5.7 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文