基于DFT的MIMO-OFDM系统的信道估计算法研究

论文摘要

MIMO技术与OFDM技术相结合可以提高无线通信的信道容量和传输速率,并抑制干扰,为未来的无线通信提供巨大的发展潜能。由于MIMO均衡技术、MIMO-OFDM系统中相干解调的实现以及空时解码都需要知道精确的信道状态信息,因此,准确的信道估计是保证MIMO-OFDM系统传输质量的关键。本文主要研究MIMO-OFDM系统中的信道估计技术。本文首先分析了无线信道的传播特性,介绍了OFDM技术和MIMO技术的基本原理；接着对MIMO-OFDM系统中的信道估计方法进行了介绍分析,主要研究了基于导频辅助的信道估计方法,如LS算法、LMMSE算法和基于DFT的信道估计算法,并对这几种算法进行了仿真分析和比较。本文重点研究基于DFT的MIMO-OFDM系统的信道估计算法,并针对原算法的不足提出以下两点改进：（1）对非采样间隔信道情况下,传统的基于DFT的信道估计方法会受到能量泄漏的影响进行了分析,并针对这一问题所导致的估计性能下降提出改进,改进方法是利用对称处理及计算泄漏能量变化率选择有效路径的方法来提高估计性能,通过对改进方法与传统算法进行仿真比较,证明了改进方法有效地降低了能量泄漏的影响,提高了信道估计性能。（2）对虚子载波的存在导致的能量泄漏进行了分析,并针对这一问题所导致的基于DFT算法的估计性能下降提出改进,改进方法是利用维纳滤波方法来估计虚子载波位置处的信道频率响应,在此基础上利用关系因子来确定用于估计虚子载波位置处的信道频率响应值的有用子载波,进而简化算法的复杂度,通过对改进算法的仿真,证明了改进方法有效地降低了虚子载波造成的能量泄漏的影响,提高了信道估计性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 MIMO和OFDM技术的研究概况
• 1.2.1 MIMO技术的研究概况
• 1.2.2 OFDM技术的研究概况
• 1.2.3 MIMO-OFDM技术的研究概况
• 1.3 MIMO-OFDM信道估计概述
• 1.4 本文的主要内容及章节安排
• 第2章 无线信道中的MIMO和OFDM技术
• 2.1 无线信道的传播特性
• 2.1.1 信号传播方式
• 2.1.2 信道衰落
• 2.1.3 信道扩展
• 2.1.4 无线信道模型
• 2.2 OFDM技术
• 2.2.1 OFDM系统模型
• 2.2.2 OFDM信号的产生
• 2.2.3 DFT实现OFDM调制
• 2.2.4 保护间隔和循环前缀
• 2.3 MIMO技术
• 2.3.1 MIMO系统模型
• 2.3.2 MIMO系统容量
• 2.3.3 MIMO系统的分集和复用
• 2.4 本章小结
• 第3章 MIMO-OFDM系统的信道估计
• 3.1 MIMO-OFDM系统及信道模型
• 3.2 导频图案的选择
• 3.2.1 OFDM系统导频设计
• 3.2.2 MIMO-OFDM系统导频设计
• 3.3 信道估计方法
• 3.3.1 LS信道估计算法
• 3.3.2 LMMSE信道估计算法
• 3.3.3 基于DFT信道估计算法
• 3.4 算法仿真及性能分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 非采样间隔信道下的DFT信道估计方法
• 4.1 非采样间隔信道介绍
• 4.2 非采样间隔信道导致的能量泄漏的分析
• 4.3 非采样间隔信道下基于DFT算法改进
• 4.4 算法仿真及性能分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 虚子载波下的DFT的信道估计方法
• 5.1 虚子载波介绍
• 5.2 虚子载波存在的MIMO-OFDM系统模型
• 5.3 虚子载波存在下传统的基于DFT的信道估计方法
• 5.3.1 传统方法介绍
• 5.3.2 虚子载波导致的能量泄漏的分析
• 5.4 虚子载波存在下基于DFT算法改进
• 5.4.1 基于DFT的改进算法描述
• 5.4.2 算法仿真及性能分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 下一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论著