高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)中的信道估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、LTE(Long Term Evolution)作為新一代的無線通信標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步提高了無線通信中的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。同時(shí),隨著中國(guó)高速鐵路的迅速發(fā)展,高速移動(dòng)環(huán)境下車地間高質(zhì)量無線通信的需求日益增加。為滿足上述需求,需要考慮在高速鐵路中開展基于LTE-R(Long Term Evolution-Railway)的無線通信。
　　然而在高速移動(dòng)環(huán)境下基于LTE-R的無線通信中,無線信道將呈現(xiàn)時(shí)間頻率雙重選擇性衰落,這將對(duì)信道估計(jì)環(huán)節(jié)造成

2、了巨大的挑戰(zhàn)。一方面,為了準(zhǔn)確地估計(jì)出時(shí)間頻率雙重選擇性信道,需要消耗更多的導(dǎo)頻資源;另一方面,為了提高通信中的頻譜利用率,需要盡可能地減少信道估計(jì)中的導(dǎo)頻開銷。本文主要針對(duì)上述矛盾,研究了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)中的信道估計(jì)技術(shù)。通過本文的研究,利用更少的導(dǎo)頻開銷實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間頻率雙重選擇性信道更加準(zhǔn)確的估計(jì)。
　　首先,本文研究了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻的頻域信道估計(jì)方法。在傳統(tǒng)的基于導(dǎo)頻的頻域信道估計(jì)方法的基

3、礎(chǔ)上,本文將一種時(shí)頻二維插值的方法應(yīng)用到了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)的信道估計(jì)中。通過同時(shí)利用信道在時(shí)域和頻域的相關(guān)性,該方法顯著提高了信道估計(jì)的準(zhǔn)確度。此外,通過分析時(shí)間頻率雙重選擇性信道的特點(diǎn),本文總結(jié)了傳統(tǒng)LTE下行鏈路導(dǎo)頻圖案在高速移動(dòng)環(huán)境下存在的問題,并提出了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R下行鏈路導(dǎo)頻圖案的優(yōu)化思路。本文根據(jù)該導(dǎo)頻圖案優(yōu)化思路,同時(shí)結(jié)合ITU-VehA信道和COST259-RA信道,設(shè)計(jì)了LTE-R下行鏈路優(yōu)化導(dǎo)頻

4、圖案。通過合理設(shè)計(jì)高速移動(dòng)環(huán)境下的導(dǎo)頻圖案,本文利用復(fù)雜度更低的信道估計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間頻率雙重選擇性信道更加準(zhǔn)確的估計(jì)。
　　其次,為了進(jìn)一步降低信道估計(jì)中的導(dǎo)頻開銷,針對(duì)具有時(shí)域稀疏性的信道,本文研究了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)中基于壓縮感知的信道估計(jì)方法。通過同時(shí)利用信道的時(shí)域稀疏性以及LTE-R子幀中各OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符號(hào)所對(duì)應(yīng)信道的時(shí)域相

5、關(guān)性,本文提出了一種LTE-R系統(tǒng)中基于壓縮感知和插值的信道估計(jì)方法。該方法顯著降低了信道估計(jì)中的導(dǎo)頻開銷。同時(shí)仿真結(jié)果表明,該方法在高速移動(dòng)環(huán)境下仍然具有良好的性能。針對(duì)LTE-R時(shí)隙中各OFDM符號(hào)所對(duì)應(yīng)信道的稀疏相關(guān)性,本文提出了一種LTE-R系統(tǒng)中基于分布式壓縮感知的信道估計(jì)方法。通過對(duì)LTE-R時(shí)隙中多個(gè)OFDM符號(hào)所對(duì)應(yīng)的信道進(jìn)行聯(lián)合估計(jì),該方法進(jìn)一步提高了高速移動(dòng)環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)中信道估計(jì)的準(zhǔn)確度。尤其當(dāng)信噪比較低時(shí),