OFDM/OQAM系统信道估计技术研究

摘要

随着无线移动通信技术的快速发展，用户对系统的传输速率有着更高的要求，而5G要达到10Gbps的需求，必须采用更多的频谱资源才能满足。频谱作为一种不可再生资源，已经非常紧张，需要通过使用新波形技术提高频谱利用率。正交频分复用/偏移正交幅度调制(OFDM/OQAM)技术由于具有优良的频谱集中特性，使其在无线应用中受到了广泛的关注。但在将其作为技术标准时面临着系统信道估计精度低和复杂度高等问题。由于系统存在固有干扰，不能直接使用传统多载波成熟的技术。本文针对信道估计复杂度高和如何追求更高频谱利用率的问题，对OFDM/OQAM系统的信道估计技术进行了深入研究。 首先，本文介绍了OFDM/OQAM系统的实现原理，着重分析了OFDM/OQAM系统的快速实现算法和对信道估计有着重要影响的脉冲成型滤波器函数，并分析了OQAM调制。通过仿真验证了OFDM/OQAM系统比OFDM系统有着更好的性能。 其次，本文研究了OFDM/OQQAM系统的导频设计和非稀疏信道下的信道估计技术。主要研究了基于干扰利用的导频设计，并对不同导频结构的性能进行了分析;在导频设计的基础上研究了干扰消除法、干扰利用法和LMMSE信道估计方法;针对实际信道中，信道协方差矩阵事先无法预知的情况，对LMMSE信道估计方法进行改进，通过迭代的方法估计信道的协方差矩阵。仿真结果表明，改进后的LMMSE信道估计有更好的误码率性能。 最后，本文研究了OFDM/OQAM系统在稀疏信道下的信道估计问题。研究了几种常用的压缩感重构知算法，并对其重构性能进行分析。通过引入阈值的思想，提出了一种基于子空间匹配追踪算法改进的ASP算法。并将ASP算法应用于稀疏信道估计中，通过仿真验证了ASP算法在重构效果和误码率性能上均有较大提升。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1论文背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1 OFDM／OQAM通信系统

1．2．2脉冲成型滤波器函数

1．2．3导频设计技术

1．2．4非稀疏信道估计技术

1．2．5稀疏信道估计技术

1．3论文主要内容与章节安排

第2章OFDM／OQAM系统原理

2．1 引言

2．2基本理论

2．3快速实现算法

2．4滤波器及其TFL性能分析

2．4．1 TFL及其性能评价标准

2．4．2常见滤波器的TFL特性分析

2．5 OQAM调制

2．6 OFDM／OQAM系统性能分析

2．7本章小结

第3章OFDM／OQAM系统非稀疏信道估计技术

3．1 引言

3．2无线信道模型

3．3 OFDM／OQAM系统信道估计原理

3．4导频设计

3．4．1导频设计图案

3．4．2基于干扰消除的导频设计方法

3．4．3基于干扰利用的导频设计方法

3．4．4 OFDM／OQAM系统导频设计性能分析

3．5 OFDM／OQAM系统信道估计方法

3．5．1干扰消除法

3．5．2干扰利用法

3．5．3 LMMSE信道估计方法

3．5．4一种改进的LMMSE信道估计方法

3．6 OFDM／OQAM系统信道估计性能分析

3．7本章小结

第4章OFDM／OQAM系统稀疏信道估计技术

4．1 引言

4．2压缩感知理论

4．2．1信号的稀疏表示

4．2．2观测矩阵

4．2．3信号的重构算法

4．3基于压缩感知的恢复算法

4．3．1正交匹配追踪算法

4．3．2广义正交匹配追踪算法

4．3．3分段正交匹配追踪算法

4．3．4基于子空间追踪算法

4．5基于SP算法的改进算法

4．5．1 ASP算法

4．5．2恢复算法性能仿真与分析