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单载波频域均衡系统的信道估计

作　者: 张宗迟
导　师: 安澄全
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线通信单载波频域均衡粒子滤波信道估计
分类号: TN911.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着人们对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的迅猛发展,宽带无线通信已成为无线通信发展的必然趋势。在无线宽带通信系统中,信道的多径效应会严重影响通信的可靠性。因此,如何提高系统的传输效率和采用何种方案对抗信道的多径效应是很有关系的。单载波频域均衡(SC-FDE)技术可以有效地对抗无线信道对传输信号产生的码间干扰(ISI),实现大容量,高速率的传输,并且可以克服OFDM系统峰均比高等不足,能够避免传统单载波在时域均衡复杂度高等缺点,成为宽带无线通信系统物理层重要组成技术。本文首先阐述了无线信道的基本特征,在此基础之上,研究了SC-FDE系统的基本原理,给出系统模型并介绍了一些关键技术。然后,在介绍贝叶斯估计的基础上,分析研究粒子滤波方法。粒子滤波是一种基于递推计算的序列蒙特卡罗算法,它采用一组从概率密度函数上随机抽取的并附带相关权值的粒子集来逼近后验概率密度。从而不受非线性、非高斯问题的限制,是当前处理非线性非高斯问题的主要方法。本文通过建立SC-FDE系统信道估计的状态空间模型,将粒子滤波应用到该模型中,得到了粒子滤波信道估计算法。最后进行仿真分析,比较了粒子滤波信道估计算法与传统信道估计方法的性能。然而,由于粒子滤波存在诸如权值退化、样本衰竭等问题,当用于SC-FDE系统的信道估计中时,需要对算法进行改进。本文从重要性采样函数的选取和重采样两个方面改进粒子滤波算法的性能,并给出仿真效果分析。仿真结果证明,改进后的粒子滤波算法可以提高SC-FDE系统的信道估计精度,并降低系统的误码率。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-12
  1.2 SC-FDE技术和粒子滤波技术的研究现状  12-13
  1.3 研究内容及结构安排  13-15
第2章无线移动信道的概述  15-21
  2.1 无线信道类型的分类  15
    2.1.1 大规模衰落(large-scale fading)  15
    2.1.2 小规模衰落(small-scale fading)  15
  2.2 衰落信号的分类  15-19
    2.2.1 由多径时延引起的  16-17
    2.2.2 由多普勒频移扩展引起的  17-18
    2.2.3 无线信道的统计特性  18-19
  2.3 信道估计  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章单载波频域均衡系统  21-30
  3.1 数学描述  21-22
  3.2 SC-FDE理论分析  22-28
    3.2.1 信道容量  22-24
    3.2.2 SC-FDE中的保护间隔  24-25
    3.2.3 信号峰值平均功率比(PAPR)  25-26
    3.2.4 理论误码性能  26-28
  3.3 信道估计的基本原理  28-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章粒子滤波方法在SC-FDE中的应用  30-44
  4.1 贝叶斯估计方法  30-31
  4.2 蒙特卡罗方法  31-33
  4.3 序贯重要性采样(SIS)  33-37
    4.3.1 粒子退化与重采样(SIR)  34-35
    4.3.2 重要性采样函数的选取  35-36
    4.3.3 重采样方法  36-37
  4.5 基于粒子滤波的信道估计  37-39
  4.6 仿真  39-42
    4.6.1 对非线性系统的仿真  39-40
    4.6.2 粒子滤波方法在SC-FDE系统的信道估计仿真  40-42
  4.7 本章小结  42-44
第5章改进粒子滤波方法  44-52
  5.1 采用最优重要性采样函数  44-46
  5.2 仿真  46-49
  5.3 重采样方法的选取  49
  5.4 仿真  49-51
  5.5 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-57
攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果  57-58
致谢  58

单载波频域均衡系统的信道估计

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