基于QAM的时变信道下的OFDM信道估计与均衡技术研究

摘要

正交频分复用(OFDM)技术具有良好的抗多径衰落能力和高频谱利用率,所以在通信领域得到了广泛的应用。信道估计与均衡是OFDM系统的关键技术之一,关系到整个OFDM系统性能的优劣。同时未来的无线通信技术发展的主要趋势是更高的用户传输速率和更高的用户移动速度。为此,本文重点研究了基于QAM调制的慢时变信道和快时变信道下的OFDM信道估计与均衡算法。主要工作表现在以下三个方面:
　　首先,研究OFDM系统慢时变信道下的信道估计与均衡算法。针对慢时变信道,研究了经典的基于导频的信道估计算法。首先介绍了常用的导频结构;然后详细叙述了导频位置的信道估计算法和非导频位置的信道估计算法;最后对所介绍的算法通过仿真进行了详细分析和性能验证,以便根据项目的要求选择合适的算法。对于均衡介绍了适用于OFDM系统的迫零均衡,判决反馈迫零均衡和改进的判决反馈迫零均衡。
　　其次,研究OFDM系统快时变信道下的信道估计与均衡算法。当信道的多普勒频移较大时,系统会出现严重的子载波干扰现象,针对慢时变信道提出的算法已经不再适用,故针对快时变信道研究相应的信道估计算法。为了更好地实时跟踪快时变信道,研究了基于基扩展的信道估计算法,用一组有限的基函数加权求和的方式来拟合时变信道。本文介绍了不同的基函数类型;根据分析时变信道的特点,给出了分簇状梳状导频结构;并针对各种基函数类型和导频结构进行了大量的仿真。为了应对ICI现象,并恢复解调出发送的数据,介绍了一种针对基扩展模型的时变信道下块判决反馈均衡算法。
　　最后,基于资源使用量和系统速率两方面的考虑,针对基于导频的信道估计与均衡中的部分算法和数字正余弦信号发生器进行硬件方案设计,并在FPGA硬件平台上进行了实现,通过仿真结果和综合报表分析给出了各算法的性能效果和资源使用量,以便在工程项目中根据项目要求选择合适的算法。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景与意义

1.2 OFDM的发展与应用

1.3 OFDM中的关键技术

1.4 OFDM信道估计与均衡研究现状

1.5 本论文的结构安排

第二章 OFDM系统基本原理与无线信道特性

2.1 OFDM系统基本原理

2.2 OFDM系统结构

2.3 无线信道的特征

2.4 信道仿真模型

2.5 本章小结

第三章 OFDM系统慢时变信道下的信道估计与均衡算法研究

3.1 OFDM系统慢时变信道下的信道估计

3.2 OFDM系统慢时变信道下的信道均衡

3.3 本章小结

第四章 OFDM系统快时变信道下的信道估计与均衡算法研究

4.1基于基扩展模型的时变信道估计

4.2 针对基扩展模型的块判决反馈均衡算法

4.3 本章小结

第五章 算法的FPGA实现

5.1 FPGA设计概述

5.2 基于导频的信道估计与均衡的整体实现方案

5.3 基于导频的信道估计与均衡的关键模块实现方案

5.4 数字正余弦信号发生器的设计与实现

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

个人简历、攻读硕士学位期间取得的成果