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基于DFT的MIMO-OFDM信道估计算法研究

作　者: 雷立辉
导　师: 赵宇
学　校: 天津大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO-OFDM 信道估计 DFT 最佳阈值 时延
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


无论是OFDM系统中的相干解调,还是MIMO系统中的空时译码,都需要信道的状态信息。信道估计作为未来无线通信的关键技术之一,其性能的优劣将直接影响到整个系统。基于离散傅里叶变换(DFT)的信道估计算法在较小的复杂度下获得了较高的估计精度。本论文在MIMO-OFDM系统中,主要针对基于DFT的信道估计算法进行了研究,并提出了两种改进算法。一种方法利用信道时域功率集中特性,在多天线系统中推导了信道系数的最佳阈值,通过设定最佳阈值来选择信道抽头数。大于最佳阈值的信道抽样点包含了几乎所有的信道信息,而忽略掉的信道抽样点只含有噪声能量。因此,基于最佳阈值的信道估计算法大大减小了噪声对估计性能的影响。信道的多径参数包括多径时延和幅度,与幅度的快时变特性不同,多径时延在较长的时间间隔内几乎保持不变。第二种方法根据多径信道稀疏度的概念,利用多相编码良好的周期自相关性获得信道的多径时延,通过估计多径时延来确定信道抽头数。基于时延信息的信道估计算法也能很好的去除噪声的影响。两种算法的核心思想都是通过选择时域中较大的信道抽头,抑制大部分噪声,达到提高估计精度的目的。由于两种算法都不需要信道统计信息,不仅降低了计算复杂度,而且具有实用性。在3GPP信道环境中,分别对两种改进算法进行了仿真,验证了算法的有效性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
    1.1.1 第一代模拟移动通信系统  8-9
    1.1.2 第二代数字移动通信系统  9
    1.1.3 第三代移动通信系统  9-10
  1.2 MIMO-OFDM技术的发展  10-11
    1.2.1 OFDM技术简介  10
    1.2.2 MIMO技术简介  10
    1.2.3 MIMO-OFDM系统  10-11
  1.3 信道估计研究意义与研究现状  11-12
  1.4 论文内容安排  12-13
第二章 无线信道  13-23
  2.1 电磁波的空间传播  13-14
    2.1.1 自由空间传播模型  13
    2.1.2 基本传播机制  13-14
  2.2 大尺度衰落  14-15
    2.2.1 大尺度衰落特性  14-15
    2.2.2 大尺度衰落的两种模型  15
  2.3 小尺度衰落  15-19
    2.3.1 小尺度衰落的产生  15-16
    2.3.2 小尺度衰落信道的描述参数  16-18
    2.3.3 小尺度衰落的类型  18-19
  2.4 小尺度衰落信道的包络统计特性分析  19-20
    2.4.1 瑞利衰落分布  19
    2.4.2 莱斯衰落分布  19-20
  2.5 信道仿真模型分析  20-22
    2.5.1 COST 207 信道模型  20
    2.5.2 空间信道模型  20-22
  2.6 本章小结  22-23
第三章 MIMO-OFDM系统的基本原理  23-33
  3.1 OFDM基本原理  23-28
    3.1.1 OFDM系统的调制和解调  23-26
    3.1.2 保护间隔和循环前缀  26-27
    3.1.3 OFDM系统基本模型  27-28
    3.1.4 OFDM系统的优势  28
  3.2 MIMO基本原理  28-30
    3.2.1 MIMO空间复用系统  29
    3.2.2 MIMO分集系统  29-30
    3.2.3 MIMO系统模型  30
  3.3 MIMO-OFDM基本原理  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 OFDM系统中的信道估计算法  33-46
  4.1 导频的选取和设计  33-35
  4.2 基于块状导频的信道估计算法  35-40
    4.2.1 LS信道估计算法  35-36
    4.2.2 LMMSE信道估计算法  36-37
    4.2.3 基于DFT的信道估计算法  37-39
    4.2.4 基于块状导频的信道估计算法仿真和分析  39-40
  4.3 基于梳状导频的信道估计算法  40-43
    4.3.1 常值插值  41
    4.3.2 线性插值  41
    4.3.3 高斯插值  41-42
    4.3.4 DFT插值  42
    4.3.5 基于梳状导频的信道估计算法仿真和分析  42-43
  4.4 梳状导频下基于DFT的信道估计算法  43-45
    4.4.1 梳状导频下基于DFT的信道估计算法介绍  43-44
    4.4.2 梳状导频下基于DFT的信道估计算法仿真和分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章 MIMO-OFDM系统中的信道估计算法  46-62
  5.1 MIMO-OFDM导频设计  46-48
  5.2 MIMO-OFDM系统的LMMSE信道估计算法  48-49
  5.3 基于最佳阈值的MIMO-OFDM信道估计算法  49-55
    5.3.1 基于最佳阈值的信道估计算法介绍  49-50
    5.3.2 最佳阈值的获取  50-52
    5.3.3 基于最佳阈值的信道估计算法复杂度分析  52
    5.3.4 基于最佳阈值的信道估计算法仿真  52-55
  5.4 基于时延信息的MIMO-OFDM信道估计算法  55-60
    5.4.1 基于时延信息的信道估计算法介绍  55
    5.4.2 时延估计方法  55-58
    5.4.3 基于时延信息的信道估计算法复杂度分析  58
    5.4.4 基于时延信息的信道估计算法仿真  58-60
  5.5 本章小结  60-62
第六章 总结与展望  62-63
参考文献  63-66
发表论文和参加科研情况说明  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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