快時(shí)變環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道估計(jì).pdf_第1頁(yè)
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1、正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù),具有數(shù)據(jù)傳輸速率快、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信中。OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)是其信道均衡、檢測(cè)和解碼的基礎(chǔ),估計(jì)性能的好壞直接影響著接收機(jī)能否準(zhǔn)確地解調(diào)OFDM信號(hào)。但在快時(shí)變環(huán)境下,由于收發(fā)端的相對(duì)高速移動(dòng),多普勒頻移增大,頻譜展寬,破壞了子載波間的正交性,引起子載波間干擾(ICI)。因此,我們需要找到合適的信道估計(jì)算法,有效抑制ICI,進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。
  本論文是對(duì)快時(shí)變環(huán)境下

2、OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法的研究,主要工作及貢獻(xiàn)如下:
  首先,介紹了無(wú)線信道的特性及OFDM系統(tǒng)的基本原理,重點(diǎn)研究了基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法。分析了不同環(huán)境下導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)對(duì)于信道估計(jì)性能的影響,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了梳狀導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)在快時(shí)變環(huán)境下的性能優(yōu)勢(shì)。
  其次,考慮到OFDM系統(tǒng)中針對(duì)采樣間隔信道的常用信道估計(jì)算法不能有效地抑制信道沖激響應(yīng)(CIR)中循環(huán)前綴長(zhǎng)度內(nèi)噪聲的問(wèn)題,提出了一種改進(jìn)的基于離散傅里葉變換(DFT)的信道估

3、計(jì)算法。該算法引入能量增長(zhǎng)速率函數(shù)來(lái)判斷CIR的分布情況,以便對(duì)循環(huán)前綴長(zhǎng)度內(nèi)的噪聲進(jìn)行消噪處理,同時(shí)又利用多次迭代的過(guò)程,進(jìn)一步抑制ICI和噪聲。仿真結(jié)果表明,該算法的性能優(yōu)于最小二乘(LS)信道估計(jì)算法、傳統(tǒng)的基于DFT的信道估計(jì)算法和基于閾值的DFT信道估計(jì)算法。在系統(tǒng)誤比特率為210時(shí),改進(jìn)的基于DFT的信道估計(jì)算法比其他算法有3-5dB的性能增益。
  然后,針對(duì)基于聚類的信道估計(jì)算法只對(duì)噪聲進(jìn)行聚類分析,容易引起邊緣誤

4、差及無(wú)法很好地估計(jì)非采樣間隔信道的不足,提出了一種基于K-means算法的信道估計(jì)算法。該算法從噪聲類和信號(hào)類的角度出發(fā),利用非采樣間隔信道CIR分布的特點(diǎn),通過(guò)不斷判別和迭代更新噪聲類和信號(hào)類的聚類中心,把CIR劃分為信號(hào)部分和噪聲部分,有效抑制了邊緣誤差、CIR能量泄露和噪聲。仿真結(jié)果表明,該算法在非采樣間隔信道中的性能明顯優(yōu)于針對(duì)采樣間隔信道的LS信道估計(jì)算法、基于聚類的信道估計(jì)算法和第三章提出的改進(jìn)的基于DFT的信道估計(jì)算法,在

5、多普勒頻移 f d?200Hz且系統(tǒng)誤比特率為210時(shí)有5-7dB左右的大幅性能增益。同時(shí)對(duì)于采樣間隔信道,基于K-means算法的信道估計(jì)算法雖然估計(jì)性能比第三章提出的算法稍差,但相比其他兩種算法也仍然具有較好的估計(jì)性能,算法普適性較強(qiáng)。
  最后,為了提高對(duì)快時(shí)變環(huán)境下OFDM系統(tǒng)中非采樣間隔信道的估計(jì)性能,提出了一種基于分?jǐn)?shù)抽頭信道近似的復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展聯(lián)合反饋DFT信道估計(jì)算法(FTCA-CE-BEM-DFT)。該算法在基于分

6、數(shù)抽頭信道近似的復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型(FTCA-CE-BEM)基礎(chǔ)上,利用非采樣間隔信道CIR主要集中在兩側(cè)的特點(diǎn),將初次消除ICI的信號(hào)作為反饋進(jìn)行DFT,進(jìn)一步抑制了CIR能量泄露、ICI和噪聲,有效地近似了實(shí)際信道。仿真結(jié)果表明,該算法的性能優(yōu)于基于復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型的信道估計(jì)算法(CE-BEM)、基于復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型的聯(lián)合反饋DFT信道估計(jì)算法(CE-BEM-DFT)和FTCA-CE-BEM信道估計(jì)算法。在系統(tǒng)誤比特率為-210時(shí),

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