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MIMO-OFDM系统参数化信道估计算法研究

作　者: 赵琪
导　师: 黄力群
学　校: 东北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 正交频分复用 信道估计 多输入多输出 参数化估计 导频
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
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内容摘要


『正交频分复用(OFDM)技术具有很强的抗多径传播和频率选择性衰落能力,成为了第四代移动通信系统的核心技术。多输入输出(MIMO)系统使用多根天线实现多发送多接收传输,能够在不增加系统的带宽和天线总发送功率的情况下,有效地对抗无线信道衰落影响,提高了通信系统的频谱利用率和信道容量。因此,将OFDM和MIMO两种技术相结合构成的MIMO-OFDM系统,成为了新一代无线移动通信系统最有前途的核心技术。由于信道估计是MIMO-OFDM系统中必不可少的一部分,所以信道估计技术的研究对于MIMO-OFDM系统来说非常关键。本文对MIMO-OFDM无线通信系统进行了信道估计算法方面的理论分析和仿真研究。分别针对传统的转换域估计算法中小信噪比下的估计偏差和信道弥散长度失配问题,对两种信道估计的算法进行了改进。首先,本文分析了OFDM系统中信道估计的几种经典算法,主要针对转换域的信道估计算法进行了深入研究,从理论上分析了离散傅立叶变换(DFT)与离散余弦变换(DCT)估计算法之间的关系及优缺点。采用DCT代替传统的DFT的方法,避免了在非整数倍采样信道环境中出现的混叠误差和高频失真,提高了信道估计的精度。其次,介绍了MIMO系统的原理及关键技术。在此基础上重点介绍了MIMO-OFDM系统的框架以及信道估计技术。为了能够独立地辨识MIMO信道,不同发射天线采用正交导频序列,并且对不同正交导频下的DCT估计算法进行了仿真比较。最后,根据DCT的特性及时域多径信道的能量分配特性,针对时域估计中信道弥散长度的失配问题,提出了参数化估计算法的改进方法。该方法的思想是通过自适应的根据信道环境的变化改变信道冲激响应的长度,最大限度的消除信道内的多径干扰。改进的算法解决了小信噪比下的估计偏差和信道相关函数的失配问题。本文的改进算法二主要针对时域弥散长度内的噪声干扰问题,结合限幅去噪的方法,进一步实现了时域去噪声的目的。论文的结尾通过仿真比较与理论分析相结合,证实了所提出算法的可行性。相比于原DCT估计算法,改进后的估计算法最大限度的去除了噪声干扰,提高了估计的准确度。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 本课题研究背景  10-11
  1.2 MIMO和OFDM技术的发展及应用  11-14
    1.2.1 OFDM技术的发展及应用  11-13
    1.2.2 MIMO技术的发展  13
    1.2.3 MIMO和OFDM技术结合  13-14
  1.3 论文的主要工作和内容安排  14-16
第2章 OFDM系统原理  16-28
  2.1 OFDM系统基本原理  16-20
    2.1.1 OFDM的产生和发展  16-17
    2.1.2 OFDM系统的调制解调  17-20
    2.1.3 循环前缀  20
  2.2 OFDM系统的优缺点  20-22
  2.3 无线移动通信信道建模技术  22-26
    2.3.1 无线信道的传播特性  22-23
    2.3.2 OFDM无线移动通信衰落信道模型  23-25
    2.3.3 衰落信道的包络统计特性  25-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章 OFDM信道估计算法研究  28-50
  3.1 导频图案选择及插值方法  28-31
  3.2 慢衰落下的信道估计算法  31-42
    3.2.1 最小二乘估计算法  31-33
    3.2.2 最小均方误差估计算法  33-34
    3.2.3 基于DFT的信道估计算法  34-37
    3.2.4 基于DCT的信道估计算法  37-40
    3.2.5 DFT算法与DCT算法的比较  40-42
  3.3 快衰落下的信道估计算法  42-43
    3.3.1 线性内插法  42-43
    3.3.2 高斯内插法  43
  3.4 几种估计算法的参数选择及仿真比较  43-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章 MIMO-OFDM系统原理及关键技术  50-66
  4.1 MIMO信道模型  50-57
    4.1.1 MIMO模型及原理  50-52
    4.1.2 MIMO系统的关键技术  52-54
    4.1.3 系统容量分析  54-57
  4.2 MIMO-OFDM系统  57-62
    4.2.1 正交导频设计  58-61
    4.2.2 系统信道描述  61-62
  4.3 MIMO-OFDM系统信道估计  62-64
  4.4 估计性能仿真分析  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第5章 MIMO-OFDM系统参数化信道估计  66-82
  5.1 传统的非参数化转换域估计算法  66-72
    5.1.1 非参数化的DFT信道估计算法  67
    5.1.2 非参数化的DCT信道估计算法  67-72
  5.2 改进的参数化DCT信道估计算法  72-75
  5.3 仿真结果及分析  75-80
  5.4 本章小结  80-82
第6章 结论  82-84
  6.1 论文工作结论  82-83
  6.2 下一步研究工作  83-84
参考文献  84-88
致谢  88

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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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