OFDM系统中衰落信道下的信道估计技术研究与应用

摘要

OFDM（正交频分复用）系统是一种并行多载波调制系统。OFDM技术具有较高的传输速率、抗多径时延、频谱利用率高、抗信道衰落等优点，因此在各种数字通信系统中被广泛应用。对于采用OFDM技术的各种通信系统，信道估计决定了其在复杂多变的无线环境中性能的高低，所以对信道估计技术的研究与应用势在必行。
　　 论文首先介绍了OFDM技术基本原理，给出了系统的结构，并特别说明了现阶段的研究的热点OFDM通信系统之一，TD-LTE-Advancend系统。其次介绍了无线信道的传输特性，重点研究小尺度平坦衰落信道统计模型。考虑到现有主流通信系统多采用MIMO(多输入多输出)方式，在标量信道的基础上，研究讨论了几种主流的矢量信道模型，包括SCM信道模型和相关法信道建模，同时给出了仿真验证与实现。
　　 之后，基于以上分析讨论，文中主要研究基于导频信道估计算法，包括LS（最小二乘）、2D-LMMSE（2维最小均方误差）以及纯数学插值方法设计的线性插值，多项式拟合等方法。除此之外，着重分析了基于信号处理原理设计的低通滤波(Lowpass Filter，LP)即DFT算法，并根据DFT算法的特点提出了两种改进算法，即在非等间隔衰落信道采样DFT改进算法以及基于变换域的DFT算法。
　　 最后，通过Cocentric System Studio仿真平台以及Matlab仿真平台对改进的两种算法以及传统的DFT算法仿真分析性能。仿真结果表明，改进算法较原有算法性能有提升。

目录

声明

摘要

图形目录

表格目录

第一章 绪论

1．1 移动通信系统的发展史

1．2 OFDM技术的发展简介

1．3 OFDM信道估计技术的研究意义和背景

1．3．1 OFDM信道估计技术的研究意义

1．3．2 OFDM信道估计技术的研究背景

1．4 本文主要工作和安排

第二章 OFDM系统的基本原理

2．1 OFDM的基本原理

2．1．1 OFDM系统基本传输框架

2．1．2 OFDM系统IDFT／DFT实现

2．1．3 OFDM系统的保护间隔和循环前缀

2．2 OFDM系统的优缺点和关键技术

2．2．1 OFDM系统的优缺点

2．2．2 OFDM系统的关键技术

2．3 TD-LTE-Advanced系统简介

2．3．1 TD-LTE-Advanced物理层帧结构概述

2．3．2 TD-LTE-Advanced物理资源块和下行带宽

2．4 本章小节

第三章 无线传播环境

3．1 无线移动信道的电磁波传播和衰落特性

3．1．1 大尺度衰落

3．1．2 小尺度衰落

3．1．3 小尺度衰落特性

3．2 标量信道建模

3．3 矢量信道建模

3．3．1 SCM信道模型建模研究

3．3．2 相关法建模研究分析

3．4 本章小结

第四章 OFDM系统信道估计技术研究

4．1 导频分布简介

4．2 基于导频估计算法

4．2．1 LS估计算法

4．2．2 2D-LMMSE估计算法

4．2．3 数值逼近算法

4．2．4 低通滤波—DFT算法

4．3 DFT改进算法

4．3．1 非等间隔采样信道DFT修正算法

4．3．2 基于变换域的DFT滤波算法

4．4 信道估计技术在TD-LTE-Advanced系统中应用分析

4．4．1 信道估计性能衡量指标

4．4．2 DFT改进算法仿真与分析

4．5 本章小节

第五章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 后续工作计划

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事的科研工作及研究成果