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基于DFT的OFDM系统的MMSE信道估计研究

作 者: 马杰
导 师: 刘守印
学 校: 华中师范大学
专 业: 电路与系统
关键词: OFDM 信道估计 MMSE DFT
分类号: TN919.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 91次
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内容摘要


在未来的无线通信领域中,如何提供高速度、高质量和多样化的数据业务是研究的热点之一。正交频分复用(OFDM)技术以其高数据传输速率、高频谱利用率和有效对抗频率选择性衰落信道等技术优势受到了广泛地关注。信道估计是实现OFDM系统的关键技术之一。它的一个重要的好处在于它使得相关解调成为可能,使系统性能得到3 dB的提高。同时,自适应技术中也必须进行信道估计,根据信道的变化可以改变调制方式、编码率和发送功率等参数,以便最大限度地发送信息,提高系统容量。因此,信道估计直接关系到系统性能的优劣,其重要性显而易见。目前,信道估计方法主要有三类:基于导频的信道估计、盲信道估计和基于叠加导频的信道估计。本文主要研究的是基于导频的信道估计。信道估计的主要算法有最小二乘算法(LS)、最小均方误差算法(MMSE)和基于傅里叶变换(DFT)算法。LS算法简单,复杂度较低,但是估计结果的均方误差较大,受噪声和子载波间干扰(ICI)的影响比较大,在精度要求较高的环境下使用受到限制。MMSE算法性能最好,对于ICI和白噪声有很好的抑制作用,但是因为涉及到矩阵的求逆,计算复杂度较高。并且,MMSE算法需要知道信道的统计特性,而通常在实际系统中往往是未知的。基于DFT的信道估计算法在估计性能和算法复杂度之间取得了良好的折衷。它主要利用了信号能量在时域比频域更集中的特点,在估计性能上优于LS算法,在算法复杂度上低于MMSE算法。因此,该方法受到研究者的广泛关注。本文对基于DFT的信道估计方法进行了研究。本文在原有的基于DFT的信道估计算法的基础上提出了一种改进的估计算法。虽然MMSE算法性能好,但是它需要知道信道的自相关矩阵和噪声方差,在现有的大量文献中都是假设信道统计特性是已知的,而在实际系统中往往是未知的。本文在基于DFT算法的基础上利用了在时域信号能量比在频域集中的特点,在时域估计出噪声的方差,同时利用去噪后的信道冲激响应估计出信道自相关矩阵,并用于MMSE算法中。仿真证明该方法比基于DFT的算法性能更好,并且性能逼近理想的MMSE算法。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 无线通信的发展历史  9-10
  1.2 OFDM技术发展简介  10
  1.3 OFDM技术的特点  10-11
  1.4 信道估计研究现状  11-12
  1.5 本文主要内容及章节安排  12-14
第二章 OFDM系统的基本原理  14-19
  2.1 OFDM的基本原理  14-17
    2.1.1 OFDM的信号模型  14-16
    2.1.2 OFDM的保护间隔和循环前缀  16-17
  2.2 OFDM的关键技术  17-19
第三章 OFDM无线信道的特性  19-27
  3.1 大规模衰落  19
  3.2 小规模衰落  19-27
    3.2.1 多径效应导致的频率选择性衰落  20-22
    3.2.2 由移动引起的信道时变性  22-24
    3.2.3 信道的包络特性  24-27
第四章 OFDM系统的信道估计方法  27-40
  4.1 信道的时域、频域表示  27
  4.2 信道估计分类  27-32
    4.2.1 盲信道估计  27-28
    4.2.2 基于导频的信道估计  28-32
  4.3 信道估计算法  32-40
    4.3.1 最小二乘(LS)估计算法  33
    4.3.2 最小均方误差(MMSE)估计算法  33-35
    4.3.3 基于傅里叶变换(DFT)的估计算法  35-40
第五章 基于DFT的信道估计算法  40-47
  5.1 系统模型  40-41
    5.1.1 OFDM模型  40-41
    5.1.2 信道模型  41
  5.2 基于DFT的MMSE信道估计算法  41-47
    5.2.1 算法思路  41-42
    5.2.2 基于DFT的MMSE信道估计算法  42-44
    5.2.3 计算机仿真与结果分析  44-47
第六章 总结与展望  47-48
参考文献  48-52
在校期间发表的论文、科研成果等  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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