快時(shí)變環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道估計(jì).pdf

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)用于無線通信中。OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)是其信道均衡、檢測和解碼的基礎(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。但在快時(shí)變環(huán)境下，由于收發(fā)端的相對高速移動(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)對于信道估計(jì)性能的影響，并通過仿真驗(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。
　　其次，考慮到OFDM系統(tǒng)中針對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)前綴長度內(nèi)噪聲的問題，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速率函數(shù)來判斷CIR的分布情況，以便對循環(huán)前綴長度內(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，針對基于聚類的信道估計(jì)算法只對噪聲進(jìn)行聚類分析，容易引起邊緣誤

4、差及無法很好地估計(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)，通過不斷判別和迭代更新噪聲類和信號類的聚類中心，把CIR劃分為信號部分和噪聲部分，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)，