单天线/多天线OFDM系统的信道估计的研究及仿真

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。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 本论文技术背景介绍

1.1.1 OFDM技术的技术背景介绍

1.1.2 MIMO-OFDM技术的技术背景介绍

1.2 本论文研究目标

1.3 本论文主要内容安排及贡献

第2章 无线移动信道及OFDM技术原理

2.1 无线信道中信号的传播与衰落

2.1.1 多径衰落

2.1.2 多普勒效应

2.1.3 空间效应

2.2 无线信道特征及衰落模型

2.2.1 宏区衰落模型

2.2.2 微区衰落模型

2.3 OFDM技术原理

2.3.1 OFDM系统模型

2.3.2 OFDM系统的调试和解调

2.3.3 保护间隔和循环前缀

2.4 MIMO技术原理

2.5 MIMO-OFDM系统

2.5.1 MIMO-OFDM技术原理

2.5.2 MIMO-OFDM系统模型

2.5.3 MIMO与MIMO-OFDM的信道容量及性能比较

2.6 本章小结

第3章 基于导频的信道估计技术研究

3.1 基于导频的信道估计原理

3.2 不同导频结构的信道估计研究

3.2.1 块状导频下的信道估计

3.2.1 梳状导频下的信道估计

3.3 内插估值算法

3.3.1 线性内插法

3.3.2 多项式插值法

3.3.3 维纳滤波器内插

3.3.4 对三种内插方法的仿真分析

3.4 本章小结

第4章 单天线OFDM系统的信道估计

4.1 LS信道估计技术

4.1.1 LS基本算法

4.1.2 基于LS算法的信道估计

4.1.3 对导频线性插值

4.1.4 两种改进的LS方法

4.1.5 基于LS算法的仿真分析

4.2 MMSE信道估计技术

4.2.1 MMSE基本算法

4.2.2 MMSE算法改进

4.2.3 LS和MMSE仿真性能比较

4.4 一种改进的频域分集信道的估计方法及仿真

4.4.1 频域分集的导频信道估计方法

4.4.2 基于判决反馈的迭代算法

4.4.3 对判决反馈迭代算法的仿真分析

4.5 本章小结

第5章 MIMO-OFDM系统的信道估计

5.1 MIMO-OFDM系统的信道估计

5.2.1 频域信道估计法

5.2.2 时域信道估计法

5.3 一种简化的MIMO-OFOM系统的信道估计方法及仿真

5.4 本章总结

第6章 总结与展望

6.1 完成的主要工作

6.2 展望

参考文献

致谢