基于CP导频的OFDM信道估计器的理论设计

摘要

OFDM（正交频分复用）由于其高效的应用频谱资源及出色的对抗信道衰落特性，被认为是诸多无线通信系统物理层的关键技术和标准之一。在无线通信复杂的信道传输环境下，往往需要性能优良的信道估计器对信道进行准确地估计、跟踪，在接收端进行补偿。这些估计器的结构的设计依据都是基于不同估计算法的提出的，如基于LS准则的导频信道估计法，等等。不同于传统估计器结构，本文设计的估计器结构主要是依据以下几点：
　　（1）不同于传统的导频结构，本设计方案采用了一种循环前缀（Cyclic Prefix， CP）导频，以此作为出发点，顾名思义，也即将循环前缀直接变换到频域的一种结构，本文研究了该种导频估计器与传统导频估计器比较其信道估计的MSE大小关系，结果是取决于子载波发送序列的异同。
　　（2）由此，设计了一种构造子载波的算法，其目的是为了改善循环前缀导频估计器的性能，采用的方法是建立约束模型，并用Lagrang解析法解得最终结果，仿真验证了在新子载波下循环前缀导频的估计性能必然好于传统的任何子载波导频估计器。
　　（3）结合以上两点，为了利用子载波构造前后的改变，设计一种新型信道估计器将这一改变过程用维纳滤波线性拟合法在接收端还原，称之为外均衡，同时，与之对应在内均衡过程直接应用循环前缀导频估计器，通过内外均衡，使得在LS准则下设计的这种新型信道估计器的性能在低信噪比时甚至优于传统准则下最优的MMSE导频信道估计器。
　　本文设计的信道估计器创新性地利用了接收内外双重结构，并且充分利用了循环前缀结构信息，将其变换成导频，与传统导频估计器对比研究。仿真验证了估计器在系统同步条件好的情形下具有一定的稳健性及较高的估计精度，具有较强理论意义。

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第一章 绪论

1.1 OFDM技术概述

1.2 OFDM中的信道估计和循环前缀

1.3 本论文的研究内容

第二章 基于频域导频的信道估计器

2.1 导频信道估计器的常用估计准则

2.2 MMSE准则与LS准则的关系

2.3 LS导频估计器的适用性拓展

2.4总结

第三章 LS准则下的循环前缀导频信道估计器

3.1 新导频的LS估计的一致性条件

3.2 新导频与直接子载波导频估计器的性能比较

3.3 仿真结果

3.4 总结

第四章 优化循环前缀导频信道估计器的子载波构造方法

4.1 优化模型中的目标函数和约束关系

4.2 拉格朗日解优化模型中的子载波最优解

4.3 子载波构造法的构造可行性数学分析

4.4 子载波构造法优化循环前缀导频估计器的仿真结果

4.5 仿真结果总结与分析

4.6 总结

第五章 基于接收端内外均衡的新型信道估计器设计

5.1 接收均衡介绍

5.2 几种特色的信道估计器结构介绍

5.3新型信道估计器总体设计框图及子模块

5.4新型估计器外均衡放大改善作用及其仿真

5.5 新型估计器下的内外均衡一致性仿真及稳健性分析

5.6 内外均衡思想拓展应用的仿真与分析

5.7新型信道估计器与几种特色估计器的性能比较仿真

5.8 内外均衡新型信道估计器的进一步改进

5.9 新型信道估计器评估及最终方案

5.10总结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果