宽带卫星上行链路SC-FDMA信道估计方法研究

摘要

单载波频分多址技术(Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA)是LTE上行通信链路的多址接入技术。SC-FDMA系统相比较OFDMA有着较低的峰均功率比(PAPR ),较低的PAPR更有益于提高用户终端的发射效率和降低生产成本。 SC-FDMA运用了单载波调制和频域均衡技术，有着和正交频分多址(OFDMA)系统相似的性能表现和系统复杂度。但是，宽带卫星通信系统恶劣的信道环境对SC-FDMA的性能有较大影响。卫星与地面间的距离很大，因此卫星信道相对地面信道而言具有更大的环路延迟，电波在自由空间传播时，信号会产生较大的链路损耗，还会发生反射、散射和折射等现象，在接收端产生多径衰落。同时，由于卫星与用户终端之间有相对运动，还会造成多普勒效应，特别是LEO卫星，运动速度大，在2GHz载频处可达到40kHz的频移，对卫星信道影响比较严重。因此，需要对卫星信道做出有效的估计，最大限度地减少信道干扰对系统数据传输性能的影响，提高传输效率。研究基于LTE的宽带卫星上行链路SC-FDMA的信道估计技术具有重要意义。rn　　本文首先介绍SC-FDMA信道估计的系统模型以及卫星信道模型，然后介绍了上行链路的块状导频结构和梳状导频结构，给出了LS, LMMSE, SYD以及几种插值算法等信道估计算法的基本原理，最后在宽带移动卫星信道环境下，通过仿真对以上几种信道估计方法的性能进行了对比和分析。本文对宽带卫星信道进行了分析和建模,搭建了宽带卫星上行链路SC-FDMA(单载波频分多址)系统模型.介绍了基于导频的SC-FDMA信道估计算法,并对块状导频和梳状导频下,LS(最小平方)算法,LMMSE(线性最小均方误差)算法和SVD(奇异值分解)算法的性能进行了仿真和分析.同时,对LS信道估计算法的各种插值算法进行了研究.通过仿真分析得出,在卫星信道多普勒频移较小时,经典的信道估计算法的性能良好.在具有较大多普勒频移的宽带卫星信道中,基于梳状导频的信道估计的性能优于块状导频,基于块状导频的信道估计算法性能恶化较为严重,需要进一步改进.