OFDM系統(tǒng)中信道估計及相關(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、無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a和寬帶無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)802.16等，并且被納入第四代移動通信參考標(biāo)準(zhǔn)。信道估計在OFDM技術(shù)中有著非常重要的作用，通過信道估計，可以實(shí)現(xiàn)相干檢測，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OFDM的信道估計技術(shù)進(jìn)行了研究，在如下幾個方面進(jìn)行了研究工作： ⑴討論了如何設(shè)計OFDM系統(tǒng)的參數(shù)，為實(shí)際的OFDM系統(tǒng)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)，并通過仿真驗(yàn)證了討論的結(jié)果。文中討論了保護(hù)間隔符號間干擾的關(guān)系，說明了保護(hù)時隙的長度不必大于信道的多徑長，只要能夠保證保護(hù)時隙內(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

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確定。當(dāng)移動速度增加時，多普勒譜的四階矩也增加，隨之時間軸上的導(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)頻的信道估計方法是一種相干估計算法，不同于基于盲估計的相干估計算法，它利用導(dǎo)頻輔助進(jìn)行信道估計，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，通過實(shí)驗(yàn)比較我們發(fā)現(xiàn)，隱藏導(dǎo)頻的信道估計方法具有基于MMSE準(zhǔn)則的信道估計方法相近的性能。對于不同的環(huán)境，可以通過修改隱藏導(dǎo)頻的功率來自適應(yīng)的進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的方法非常簡單。在文章，我們還討論了隱藏導(dǎo)頻的信道估計算法的Cramer-Rao

5、下限。 ⑶討論了時間選擇性信道中OFDM系統(tǒng)的頻域均衡算法。OFDM系統(tǒng)對時間選擇特性信道非常敏感，Doppler頻移的出現(xiàn)會造成OFDM系統(tǒng)子載波不再正交，對系統(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)用場合下，信道是線性變化的，可以通過線性內(nèi)插來近似。相對于其他基于信道截斷的低復(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，對于128個子載波的OFDM系統(tǒng)，LCD-FFT均衡器的計算量只有LS均衡器的2％左右。 ⑷討論了多天線OFDM系統(tǒng)中信道估計的實(shí)現(xiàn)問題。我們分析了兩大類MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道估計方法：頻域信道估計法和時域信道估計法。通過分析，我們提出了一種簡化的MIMO-OFDM系統(tǒng)的時域信道