OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)和信號(hào)均衡技術(shù)的研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有抗多徑能力強(qiáng)、頻譜利用率高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已被許多無線通信標(biāo)準(zhǔn)選為物理層傳輸方案。
　　 為了獲得較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率，OFDM系統(tǒng)需要采用相干檢測(cè)技術(shù)，這就要求接收端通過信道估計(jì)得到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息。而且，在自適應(yīng)調(diào)制、波束成形及多天線傳輸?shù)扰cOFDM結(jié)合的系統(tǒng)中，同樣也需要信道狀態(tài)信息。因此信道估計(jì)在OFDM系統(tǒng)中是必不可少的。論文圍繞OFDM系統(tǒng)的信

2、道估計(jì)展開，在研究現(xiàn)有信道估計(jì)與干擾消除技術(shù)基礎(chǔ)上，提出了新思路和新算法。
　　 論文首先討論了無線信道的衰落特性，對(duì)信道的時(shí)域與頻域特性作了簡(jiǎn)單的分析，詳細(xì)介紹了常用的確定性衰落信道模型。在深入研究傳統(tǒng)LS估計(jì)器、LMMSE估計(jì)器和基于DFT的變換域估計(jì)器的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出了基于統(tǒng)計(jì)分析的信道估計(jì)方法。
　　 傳統(tǒng)的基于DFT的信道估計(jì)算法只消除了信道沖激響應(yīng)估計(jì)中循環(huán)前綴長(zhǎng)度之外的噪聲，循環(huán)前綴長(zhǎng)度內(nèi)的噪聲并沒有得到抑

3、制。大多數(shù)基于DFT的信道估計(jì)改進(jìn)算法通過設(shè)立一個(gè)閾值門限，對(duì)循環(huán)前綴內(nèi)CIR估計(jì)值進(jìn)行判斷，進(jìn)一步消除噪聲，從而提高信道估計(jì)的精度。這些方法的關(guān)鍵是如何找到一個(gè)最佳的閾值以獲得期望的結(jié)果。另外，閾值門限法，難以處理閾值附近的CIR估計(jì)值。因?yàn)闊o線信道沖激響應(yīng)由有用信號(hào)部分和噪聲部分組成，所以從多元分析方法出發(fā)，抑制噪聲問題是一個(gè)典型的辨別分析問題。為了避免閾值方法無法處理閾值附近的采樣值，通過引入Mahalanobis距離進(jìn)行辨別分析

4、，有效的克服了閾值門限法的缺陷?；贒FT的OFDM信道估計(jì)方法適用于采樣間隔信道。當(dāng)信道為非采樣間隔信道時(shí)，經(jīng)DFT運(yùn)算后，會(huì)出現(xiàn)信道沖激響應(yīng)的能量泄漏。通過改變辨別范圍，提出的算法也適用于非采樣間隔信道。
　　 通常，假設(shè)在一個(gè)OFDM符號(hào)間隔內(nèi)移動(dòng)信道是擬平穩(wěn)的。隨著載頻及終端移動(dòng)速度的提高，信道時(shí)變引起的多普勒頻移將破壞子載波正交性，由此造成的ICI將嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。針對(duì)時(shí)變信道估計(jì)算法的局限性，Choi等人提出了最小

5、均方誤差估計(jì)方法，由于該方法計(jì)算量較大且需要信道統(tǒng)計(jì)信息，所以很難實(shí)用。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用條件下，信道在一個(gè)OFDM符號(hào)周期內(nèi)的變化近似滿足線性模型。根據(jù)這一特性對(duì)時(shí)變信道進(jìn)行線性建模，然后通過估計(jì)線性模型的斜率和參考點(diǎn)值來獲得信道響應(yīng)的估計(jì)值。利用線性模型擬合信道在一個(gè)符號(hào)內(nèi)的線性時(shí)變，難免會(huì)帶來誤差，且信道同時(shí)受到噪聲的干擾，也會(huì)帶來誤差。根據(jù)基于總體最小二乘準(zhǔn)則，本文提出了一種新的快變信道估計(jì)方法，該方法同時(shí)考慮了模型誤差和噪聲，且

6、不需要信道的統(tǒng)計(jì)特性信息。仿真結(jié)果表明，當(dāng)多普勒頻移增加時(shí)，該方法具有較好的魯棒性。
　　 在OFDM系統(tǒng)中通過加入循環(huán)前綴來避免符號(hào)間干擾，導(dǎo)致了系統(tǒng)利用率的下降。對(duì)于延時(shí)較長(zhǎng)的信道，難免會(huì)出現(xiàn)信道長(zhǎng)度超過循環(huán)前綴長(zhǎng)度的情況。論文分析了OFDM系統(tǒng)中由于循環(huán)前綴的不充分而導(dǎo)致的符號(hào)間干擾和子載波間干擾，并提出了基于總體最小二乘準(zhǔn)則的干擾消除算法。
　　 在無線通信系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)終端存在移動(dòng)性以及信道的多徑效應(yīng)，信道難