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IEEE802.16d-OFDM系统信道估计技术的研究

作　者: 何招旺
导　师: 陈辉
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: IEEE802.16d 正交频分复用 导频信道估计 信道跟踪 循环前缀不足
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


基于IEEE802.16d标准的固定宽带无线城域网与传统的无线接入技术相比具有更宽的速率,更大的覆盖范围,更低廉的成本,被认为是“最后一公里”接入的最佳解决方案。正交频分复用(OFDM)技术由于能有效对抗多径且具有较高的频谱利用率,因而被IEEE802.16d系统物理层采用其作为主要的调制方法。OFDM对信道估计误差非常敏感,跟其它的基于OFDM的无线系统一样,IEEE802.16d系统对信道估计技术提出了很高的要求。本论文探讨了IEEE802.16d-OFDM通信系统中的信道估计技术。首先介绍了IEEE802.16d系统在视距和非视距两类传播环境下的无线信道特性和相关参数,重点对非视距传播环境下的SUI信道模型进行了计算机模拟,给出了其中的SUI3信道的多径幅度衰落和功率谱衰落的仿真结果。其次研究了经典的基于导频辅助OFDM信道估计算法在IEEE802.16d系统下的性能。通过搭建基于IEEE802.16d物理层仿真平台,比较了经典的导频信道估计算法以及系统前导码(Preamble)和导频(Pilot)作信道估计的性能差异,给出了适用于该系统的信道估计方案。在此基础上,针对基于DFT信道估计算法不能直接应用于含有虚载波(Virtual carriers)OFDM系统中的缺陷,论文提出了一种利用LMMSE准则来估计虚导频子载波上的信道传输函数,使得基于DFT的信道估计算法可以应用于含有虚载波的IEEE802.16d-OFDM系统中。最后,论文为扩展IEEE802.16d系统的应用功能而展开了在信道估计相关方面的研究。讨论了长时延多径信道下的信道跟踪技术和高速传输环境中循环前缀不足时消除ISI干扰的信道估计技术。提出了利用系统前导码(Preamble)中两个特殊导频OFDM符号的信道估计值线性预测后续数据OFDM符号信道信息的方法,仿真结果表明,在长时延恶劣信道环境中该算法仍能使系统服务于以普通自行车速移动的接入终端。针对高速采样时的循环前缀(CP)可能不足,论文给出了一种充分利用系统导频资源的自消除干扰的信道估计方案。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 IEEE802.16d的技术特点与优势  8-10
  1.2 IEEE802.16d协议简介及参考模型  10-11
  1.3 IEEE802.16d中的关键技术－OFDM  11-13
  1.4 IEEE802.16d -OFDM信道估计研究现状  13-14
  1.5 论文的主要工作与内容安排  14-16
第二章 IEEE802.16d系统的无线信道模型  16-24
  2.1 视距传播模型  16-17
  2.2 非视距传播模型  17-20
    2.2.1 多径时延扩展  17-18
    2.2.2 衰落分布  18
    2.2.3 多普勒谱  18-20
  2.3 SUI信道的模拟  20-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 无线OFDM技术介绍  24-38
  3.1 OFDM概述  24-25
  3.2 OFDM基本原理  25-31
    3.2.1 串并变换  26
    3.2.2 子载波调制  26-28
    3.2.3 DFT的实现  28-29
    3.2.4 保护间隔和循环前缀  29-31
  3.3 OFDM信号在无线信道中的传输  31-34
  3.4 OFDM中的信道估计  34-36
    3.4.1 导频辅助的信道估计模型  34-35
    3.4.2 导频信号的插入  35-36
  3.5 OFDM的优缺点  36-37
  3.6 本章小结  37-38
第四章 IEEE802.16d系统的信道估计  38-53
  4.1 IEEE802.16d系统中的导频图样  38-40
    4.1.1 导频分布  38-39
    4.1.2 前导分布  39-40
  4.2 导频子载波信道估计算法  40-43
    4.2.1 最小二乘(LS)估计算法  40-41
    4.2.2 最小均方误差（MMSE）估计算法  41-42
    4.2.3 基于DFT变换的信道估计算法  42-43
  4.3 非导频子载波信道插值算法  43-45
    4.3.1 线性插值  43-44
    4.3.2 二次插值  44
    4.3.3 Cubic-Spline插值  44
    4.3.4 基于FFT的插值  44-45
  4.4 系统算法仿真结果与分析  45-48
  4.5 IEEE802.16d中一种改进的DFT信道估计算法  48-52
    4.5.1 改进的DFT信道估计算法描述  48-50
    4.5.2 改进的DFT信道估计算法仿真结果与分析  50-52
  4.6 本章小结  52-53
第五章 IEEE802.16d在移动和高速传输环境中的信道估计  53-63
  5.1 移动环境中的信道跟踪技术  53-56
    5.1.1 IEEE802.16d中常用的信道跟踪技术  53-54
    5.1.2 本文采用的信道跟踪技术  54-55
    5.1.3 仿真结果与分析  55-56
  5.2 高速传输环境中的信道估计技术  56-62
    5.2.1 循环前缀不足对估计性能的影响  56-59
    5.2.2 本文的自消除干扰信道估计算法  59-60
    5.2.3 算法仿真结果与分析  60-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 结束语  63-65
  6.1 论文工作总结  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
作者在攻读硕士期间主要研究成果  70

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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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