OFDM系统同步与信道估计技术研究

论文摘要

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)是实现高速数据传输的一种有效手段,具有高频谱效率,高数据传输,抗多径能力强等优点,已经成为了4G的核心技术。但是同步与信道估计作为影响OFDM系统性能的两个关键技术,还需要进行深入的研究和完善。本文在介绍了OFDM系统的基本原理之后,首先对OFDM系统同步技术进行了研究。分析了定时偏差和载频偏差对系统性能产生的影响,着重对基于数据辅助型和基于非数据辅助型的两类经典算法(S&C算法和ML算法)进行了理论推导和性能仿真。针对S&C算法定时估计函数曲线出现峰值平台的缺点,引进了几种改进算法:改进的滑窗算法、MINN算法、PARK算法和基于PARK的改进算法,并对算法性能进行了仿真。仿真表明,改进算法的定时估计性能与S&C算法相比有了很大改善。其次对OFDM信道估计技术进行了研究。分析了信道估计偏差对OFDM系统性能的影响,着重对基于块状导频的基本算法(LS和MMSE)及其改进算法进行了理论推导和性能比较,并对估计出的导频处的信道响应采用了基于判决反馈的方法,仿真验证该方法相对于传统方法对信道有更强的适用性。在此基础上,对非导频位置处的几种插值算法进行了分析,研究了导频间隔对内插算法的影响,并对几种插值算法性能进行了比较,仿真表明,基于DFT的插值算法对相关带宽不敏感,相对于固定阶数的插值算法性能较好。最后,鉴于同步与信道估计之间的紧密联系,为最大限度的利用OFDM系统资源,在以上研究的基础之上,本文改进了一种基于最大似然准则并且可以同时实现定时同步、载波频偏和信道响应联合估计算法,并对算法进行了仿真,仿真表明,算法可以同时实现对同步和信道参数的联合估计,降低了OFDM系统的误码率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩略语
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信技术概述
• 1.2 本课题的研究背景及选题意义
• 1.3 OFDM 系统同步与信道估计技术的研究现状
• 1.4 本文内容及章节安排
• 第二章 OFDM 系统基本原理
• 2.1 无线信道
• 2.1.1 无线信道特性
• 2.1.2 常用信道模型
• 2.2 OFDM 系统基本原理
• 2.2.1 子载波的调制
• 2.2.2 DFT 的实现
• 2.2.3 循环前缀
• 2.3 本章小结
• 第三章 OFDM 系统同步技术研究
• 3.1 OFDM 系统中同步技术概述
• 3.1.1 OFDM 系统中的同步
• 3.1.2 同步偏差对OFDM 系统性能的影响
• 3.2 基于数据辅助的同步算法
• 3.2.1 S&C 算法
• 3.2.2 改进的S&C 滑窗算法
• 3.2.3 Minn 定时偏差估计算法
• 3.2.4 PARK 算法
• 3.2.5 改进的定时同步算法
• 3.3 基于非数据辅助的同步算法
• 3.3.1 ML 算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 OFDM 系统信道估计技术研究
• 4.1 OFDM 系统的信道估计概述
• 4.1.1 OFDM 系统中的信道估计
• 4.1.2 信道估计偏差对OFDM 系统性能的影响
• 4.2 导频的插入
• 4.3 基于块状导频的信道估计算法
• 4.3.1 LS 信道估计算法
• 4.3.2 MMSE 信道估计算法
• 4.3.3 LMMSE 信道估计算法
• 4.3.4 SVD-LMMSE 信道估计算法
• 4.3.5 基于块状导频的判决反馈的信道估计
• 4.4 基于梳状导频的信道估计
• 4.4.1 常值内插算法
• 4.4.2 线性插值算法
• 4.4.3 高斯插值算法
• 4.4.4 sinc 函数插值算法
• 4.4.5 三样条插值算法
• 4.4.6 DFT/IDFT 插值算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 一种联合同步和信道估计算法
• 5.1 算法描述
• 5.2 算法仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献