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单天线/多天线OFDM系统的信道估计的研究及仿真

作　者: 孙红春
导　师: 张振川
学　校: 东北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OFDM MIMO-OFDM 信道估计 判决反馈 频率分集
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


在无线移动信道中,高速率和高质量的通信服务,是无线通信的目标和要求。正交频分复用技术具有频谱利用率高、能够有效对抗频率选择性衰落的影响而日渐受到人们的普遍关注。OFDM技术中的一个重要部分就是信道估计,本文对单天线和多天线的OFDM系统的信道估计进行研究,做出仿真分析。首先,介绍了无线信道的特性,OFDM系统的基本原理和关键技术,还简述了MIMO和MIMO-OFDM的基本原理和系统模型。在此基础上着重对OFDM系统中基于导频的信道估计算法和内插估计方法进行了研究。常用的导频有块状结构和梳状结构,根据无线信道快变的特点本文多采用梳状导频结构。其次,对单天线OFDM系统的信道估计,本文对经典的LS算法,MMSE算法进行仿真比较,并分别提出改进的算法。改进的LS算法考虑到了信道的相关特性,有效抑制了噪声对信道估计结果的影响,做出更准确的估计。改进的MMSE算法主要在于通过保留大功率信号分量,忽略小功率分量的方法对原算法的进行化简。之后还提出了一种改进的基于判决反馈机制的信道估计方法,为了提高初始估计精度,将频率分集和判决反馈算法相结合的算法,经过仿真分析得出,随着在多径瑞利衰落信道下,本文的方法可以在较低的复杂度下有效地提高信道估计的精度,迭代次数的增加,本算法性能有很大提高。最后,介绍了MIMO-ODFM系统的信道估计。MIMO-OFDM技术将MIMO与OFDM有机结合在一起,能够大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率,并能有效抵抗多径衰落、抑制干扰和噪声。信道估计也是MIMO-OFDM技术中的一个重要部分。本文分别介绍了时域和频域的两个方面的信道估计方法,采用等间隔的OFDM符号间插入导频的结构的方法,并运用功率归一化和矩阵共轭变换的方法简化了的信道估计方法。这种方法在不降低估计的精度的同时,使计算量下降为原来的1/Nt。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 本论文技术背景介绍  11-14
    1.1.1 OFDM技术的技术背景介绍  11-13
    1.1.2 MIMO-OFDM技术的技术背景介绍  13-14
  1.2 本论文研究目标  14-15
  1.3 本论文主要内容安排及贡献  15-17
第2章 无线移动信道及OFDM技术原理  17-39
  2.1 无线信道中信号的传播与衰落  17-23
    2.1.1 多径衰落  17-20
    2.1.2 多普勒效应  20-21
    2.1.3 空间效应  21-23
  2.2 无线信道特征及衰落模型  23-27
    2.2.1 宏区衰落模型  23-24
    2.2.2 微区衰落模型  24-27
  2.3 OFDM技术原理  27-32
    2.3.1 OFDM系统模型  29-30
    2.3.2 OFDM系统的调试和解调  30-31
    2.3.3 保护间隔和循环前缀  31-32
  2.4 MIMO技术原理  32-34
  2.5 MIMO-OFDM系统  34-38
    2.5.1 MIMO-OFDM技术原理  34-35
    2.5.2 MIMO-OFDM系统模型  35-37
    2.5.3 MIMO与MIMO-OFDM的信道容量及性能比较  37-38
  2.6 本章小结  38-39
第3章 基于导频的信道估计技术研究  39-49
  3.1 基于导频的信道估计原理  39-40
  3.2 不同导频结构的信道估计研究  40-43
    3.2.1 块状导频下的信道估计  40-41
    3.2.2 梳状导频下的信道估计  41-43
  3.3 内插估值算法  43-48
    3.3.1 线性内插法  44
    3.3.2 多项式插值法  44-45
    3.3.3 维纳滤波器内插  45-47
    3.3.4 对三种内插方法的仿真分析  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章 单天线OFDM系统的信道估计  49-65
  4.1 LS信道估计技术  49-56
    4.1.1 LS基本算法  49-50
    4.1.2 基于LS算法的信道估计  50-51
    4.1.3 对导频线性插值  51-52
    4.1.4 两种改进的LS方法  52-54
    4.1.5 基于LS算法的仿真分析  54-56
  4.2 MMSE信道估计技术  56-60
    4.2.1 MMSE基本算法  56
    4.2.2 MMSE算法改进  56-58
    4.2.3 LS和MMSE仿真性能比较  58-60
  4.4 一种改进的频域分集信道的估计方法及仿真  60-63
    4.4.1 频域分集的导频信道估计方法  60-61
    4.4.2 基于判决反馈的迭代算法  61-62
    4.4.3 对判决反馈迭代算法的仿真分析  62-63
  4.5 本章小结  63-65
第5章 MIMO-OFDM系统的信道估计  65-77
  5.1 MIMO-OFDM系统的信道估计  65-71
    5.1.1 频域信道估计法  66-68
    5.1.2 时域信道估计法  68-71
  5.3 一种简化的MIMO-OFOM系统的信道估计方法及仿真  71-75
  5.4 本章总结  75-77
第6章 总结与展望  77-79
  6.1 完成的主要工作  77
  6.2 展望  77-79
参考文献  79-83
致谢  83

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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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