OFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)及相關(guān)技術(shù)的研究.pdf

1、由于具有信道頻譜利用率高、實(shí)現(xiàn)容易(可采用快速傅立葉變換)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(頻域單抽頭均衡)等優(yōu)點(diǎn)，正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，包括：非對(duì)稱雙絞線高速接入(ADSL)、數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a和寬帶無(wú)線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.16等，并且被納入第四代移動(dòng)通信參考標(biāo)準(zhǔn)。信道估計(jì)在OFDM技術(shù)中有著非常重要的作用，通過(guò)信道估計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)，使得系統(tǒng)在低

2、信噪比的環(huán)境下依然具有低誤碼率，這一點(diǎn)在實(shí)際系統(tǒng)中至關(guān)重要。本文對(duì)OFDM的信道估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了研究，在如下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究工作： ⑴討論了如何設(shè)計(jì)OFDM系統(tǒng)的參數(shù)，為實(shí)際的OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了討論的結(jié)果。文中討論了保護(hù)間隔符號(hào)間干擾的關(guān)系，說(shuō)明了保護(hù)時(shí)隙的長(zhǎng)度不必大于信道的多徑長(zhǎng)，只要能夠保證保護(hù)時(shí)隙內(nèi)的信道能量占全部信道能量的97％以上，余ISI的影響就小于一般系統(tǒng)A/D采樣的噪聲，可以忽略不計(jì)

3、。本文還討論了導(dǎo)頻的插入方式。在導(dǎo)頻總數(shù)固定的情況下最優(yōu)的導(dǎo)頻模板是具有分散結(jié)構(gòu)的離散導(dǎo)頻。通過(guò)推導(dǎo)，得出結(jié)論，最優(yōu)的導(dǎo)頻間隔應(yīng)該根據(jù)多普勒譜的四階矩來(lái)確定。當(dāng)移動(dòng)速度增加時(shí)，多普勒譜的四階矩也增加，隨之時(shí)間軸上的導(dǎo)頻密度x1應(yīng)該減小。 ⑵探索了如何使OFDM系統(tǒng)更加高效地對(duì)抗頻率選擇性信道。本文提出了一種隱藏導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法，導(dǎo)頻隱藏在數(shù)據(jù)中，將數(shù)據(jù)與導(dǎo)頻混合發(fā)送。由于節(jié)省了信道估計(jì)用的導(dǎo)頻，因此節(jié)省系統(tǒng)帶寬，仿真顯示，隱藏

4、導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法可以節(jié)省9％11％左右的系統(tǒng)帶寬。隱藏導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法是一種相干估計(jì)算法，不同于基于盲估計(jì)的相干估計(jì)算法，它利用導(dǎo)頻輔助進(jìn)行信道估計(jì)，因此具有較快的收斂速度，還可以防止進(jìn)入局部最優(yōu)解，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較我們發(fā)現(xiàn)，隱藏導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法具有基于MMSE準(zhǔn)則的信道估計(jì)方法相近的性能。對(duì)于不同的環(huán)境，可以通過(guò)修改隱藏導(dǎo)頻的功率來(lái)自適應(yīng)的進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法非常簡(jiǎn)單。在文章，我們還討論了隱藏導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法的Cramer-Rao

5、下限。 ⑶討論了時(shí)間選擇性信道中OFDM系統(tǒng)的頻域均衡算法。OFDM系統(tǒng)對(duì)時(shí)間選擇特性信道非常敏感，Doppler頻移的出現(xiàn)會(huì)造成OFDM系統(tǒng)子載波不再正交，對(duì)系統(tǒng)引入載波間干擾。本文提出了一種低復(fù)雜度的載波間干擾消除算法：LCD-FFT均衡器，算法的基本思想是，在大部分應(yīng)用場(chǎng)合下，信道是線性變化的，可以通過(guò)線性內(nèi)插來(lái)近似。相對(duì)于其他基于信道截?cái)嗟牡蛷?fù)雜度均衡器，LCD-FFT均衡器具有較高的精度。LCD-FFT均衡器的主要運(yùn)算

6、為FFT運(yùn)算，因此它是一種復(fù)雜度為o(Nlog2N)的均衡器，仿真顯示，相比于復(fù)雜度為o(N3)的LS均衡器，LCD-FFT均衡器具有相同的性能，對(duì)于128個(gè)子載波的OFDM系統(tǒng)，LCD-FFT均衡器的計(jì)算量只有LS均衡器的2％左右。 ⑷討論了多天線OFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。我們分析了兩大類MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)方法：頻域信道估計(jì)法和時(shí)域信道估計(jì)法。通過(guò)分析，我們提出了一種簡(jiǎn)化的MIMO-OFDM系統(tǒng)的時(shí)域信道