正交频分复用无线通信系统中信道仿真与信道估计技术研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波技术,由于它具有很好的抗多径干扰能力和较高的带宽利用率等优点,近年来,OFDM技术已经被视作第四代移动通信技术的重要组成部分而受到通信界的强烈关注。在信道的衰落特性中,对宽带无线移动业务影响最大的是多径衰落和多普勒频移,因此,建立精确的信道模型对无线通信系统的研究是非常有必要的。然而,要想克服这些信道的干扰,完全实现OFDM技术多带来的系统性能的提高,还必须要进行相关关键技术的研究,而信道估计技术就是其中之一。只有先进行信道估计,才能实现信号的检测,达到通信的目的。本文首先分析了OFDM技术的基本系统结构及其优点。然后研究了无线多径衰落信道的建模,建立了瑞利(Rayleigh)多径衰落信道的仿真模型。之后,基于建立起来的信道仿真模型对一些重要的基于块状导频插入的信道估计器如LS(最小平方误差)估计器,LMMSE(线性最小均方误差)估计器及其简化算法进行了分析研究。本文采用蒙特卡罗方法建立了较为完整的基于Rayleigh多径衰落信道的OFDM系统的仿真平台,获得了很多有价值的仿真数据。通过与理论公式的仿真验证,所建信道确实能够有效地反映实际情况,并且研究了信道在典型城市六径模型下对OFDM系统产生的影响,为系统的进一步改进提供了依据。进一步地,本文分析了各种信道估计器的性能,并且研究了如何通过参数调整来提高信道估计器的性能以降低信道对整个系统的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 移动通信系统的发展历程
• 1.3 OFDM 技术发展
• 1.4 MATLAB 仿真工具
• 1.5 论文的内容安排
• 2 OFDM 系统研究
• 2.1 OFDM 的基本原理
• 2.2 OFDM 技术的优点
• 2.3 虚载波
• 2.4 保护间隔和循环前缀
• 2.5 OFDM 的系统结构
• 2.6 本章小结
• 3 移动通信信道建模仿真
• 3.1 蒙特卡罗方法导论
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 蒙特卡罗估计
• 3.2 无线信道
• 3.3 多径衰落信道
• 3.3.1 衰落信道的分类
• 3.3.2 多普勒频移
• 3.3.3 多径瑞利衰落信道
• 3.4 信道建模仿真
• 3.4.1 多径衰落信道的分类
• 3.4.2 OFDM 系统中信道仿真的主要方法
• 3.4.3 抽头延时线模型
• 3.4.4 仿真模型
• 3.5 本章小结
• 4. 基于频域导频的OFDM 信道估计
• 4.1 信道估计的主要分类
• 4.2 基于导频的信道估计
• 4.2.1 导频模式的分类
• 4.3 基于导频的信道估计算法
• 4.3.1 LS 估计器
• 4.3.2 低通滤波法
• 4.3.3 LMMSE 估计器
• 4.3.4 二维MMSE 算法
• 4.3.5 简化的LMMSE 估计器
• 4.4 本章小结
• 5 计算机仿真试验与数据分析
• 5.1 OFDM 系统参数分析
• 5.1.1 OFDM 系统理论原理
• 5.1.2 仿真参数设定
• 5.1.3 仿真结果及数据分析
• 5.2 莱斯K 因子影响的研究
• 5.2.1 仿真理论原理
• 5.2.2 仿真参数设定
• 5.2.3 仿真结果及数据分析
• 5.3 瑞利衰落信道的建模仿真
• 5.3.1 仿真理论原理
• 5.3.2 仿真参数设定
• 5.3.3 仿真结果及数据分析
• 5.4 OFDM 系统在瑞利衰落信道下的误码率分析
• 5.4.1 仿真理论原理
• 5.4.2 仿真参数设定
• 5.4.3 仿真结果及数据分析
• 5.5 基于导频的信道估计算法仿真分析
• 5.5.1 仿真理论原理
• 5.5.2 仿真参数设定
• 5.5.3 仿真结果及数据分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文