OFDM信道估计与均衡技术研究

论文摘要

众多无线移动通信技术中,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是最具应用前景的技术之一。OFDM系统可通过插入循环前缀,有效抑止多径传输带来的符号间干扰,还可以通过对信道特性的准确估计,减轻信道时变性质对系统的影响。并且,由于它采用傅立叶变换,很大程度地降低了接收机复杂度,因此,OFDM技术在无线通信领域的应用引起了广泛关注。例如IEEE802.11a采用OFDM技术作为它的物理层标准。而且OFDM技术有望成为4G标准。虽然OFDM系统结构可以消除部分符号间干扰,但仍需要精确的估计出信道信息来进行信道的均衡,从而进一步弥补多径衰落和多普勒频移的影响。因此信道估计和均衡技术对整个OFDM的系统的性能有至关重要的影响。本文将讨论在无线宽带移动通信环境下OFDM系统的信道估计和信道均衡技术,首先,本文主要讨论了基于梳状导频和块状导频的OFDM系统信道估计算法,包括：LS算法,MMSE算法,经SVD分解的MMSE算法以及判决反馈算法。然后,对常用的各种信道内插算法进行论述,包括：常值内插,线性内插,二次内插和DFT内插算法,并对各种算法的优点和缺陷进行了分析和比较。最后,对OFDM信道估计中利用到的各种算法进行了Matlab仿真,并对仿真结果进行比较验证。可以进行简单的频域均衡是OFDM最大的优势之一。由于引入了循环前缀,消除了大部分码间串扰,在接收端可只通过简单频域均衡来实现信道的均衡。本文主要阐述的OFDM信道均衡算法有：基于频域的迫零均衡和MMSE均衡算法及时域均衡算法。本文还研究了单载波频域均衡的基本原理和单载波频域均衡的关键技术,并将其与OFDM系统频域均衡进行对比,分析二者各自的优缺点。然后通过Matlab仿真比较了单载波频域均衡不同帧结构的性能及相同外部条件下,单载波频域均衡系统和OFDM系统性能的差别。最后本文讨论了一种将OFDM系统和单载波系统相结合的使系统性能更优的方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 移动通信发展的历史和展望
• 1.3 OFDM系统的发展历史
• 1.4 信道估计与均衡技术的必要性
• 1.5 本文内容介绍
• 第2章 OFDM系统的原理和关键技术
• 2.1 OFDM的基本原理
• 2.2 OFDM的DFT实现
• 2.3 保护间隔和加窗技术
• 2.4 OFDM的参数选择
• 2.5 OFDM系统的关键技术
• 2.5.1 同步技术
• 2.5.2 信道估计技术
• 2.5.3 信道交织和编码技术
• 2.5.4 降低峰值平均功率比
• 2.5.5 均衡
• 2.6 OFDM系统的优缺点分析
• 2.6.1 优点
• 2.6.2 缺点
• 本章小结
• 第3章 移动无线信道
• 3.1 引言
• 3.2 无线信道传输环境
• 3.2.1 无线信道的容量
• 3.2.2 大尺度衰落
• 3.2.3 反射,绕射,散射及阴影衰落
• 3.2.4 小尺度衰落
• 3.3 无线信道模型分析
• 3.3.1 衰落信道模型
• 3.3.2 常见的信道仿真模型
• 本章小结
• 第4章 OFDM系统信道估计技术
• 4.1 引言
• 4.2 OFDM信道估计系统基带模型
• 4.3 基于频域导频的信道估计方法
• 4.3.1 导频插入的间隔
• 4.3.2 导频插入样式
• 4.4 接收端导频位置信道响应的估计
• 4.4.1 LS（最小平方）算法
• 4.4.2 MMSE（最小均方误差）及SVD分解算法
• 4.4.3 基于判决反馈的信道跟踪和LMS估计算法
• 4.5 信道估计各种内插算法
• 4.5.1 线性内插
• 4.5.2 二阶内插
• 4.5.3 DFT内插算法
• 4.6 基于导频信道估计的性能仿真及分析
• 4.6.1 仿真参数设置
• 4.6.2 基于梳状导频信道估计的性能仿真及分析
• 4.6.3 基于块状导频信道估计的性能仿真及分析
• 本章小结
• 第5章 OFDM系统信道均衡技术
• 5.1 引言
• 5.2 OFDM信道均衡技术与单载波频域均衡技术
• 5.2.1 OFDM频域信道均衡技术
• 5.2.2 OFDM时域信道均衡技术
• 5.2.3 单载波频域均衡技术
• 5.3 OFDM系统信道均衡与单载波频域均衡的比较
• 5.4 OFDM系统信道均衡与单载波频域均衡仿真
• 5.5 OFDM系统与单载波系统的共存
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究生履历