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高速移动MIMO-OFDM系统信道估计

漆安廷  
【摘要】:正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术具有抗多径干扰能力强、频谱利用率高、数据传输速率快和实现比较简单等优点,因而在无线通信领域引起了广泛的关注,并成为3G/4G标准的核心技术之一。多输入多输出(Multiple Input MultipleOutput,MIMO)技术在不增加系统带宽和天线总发射功率的前提下成倍的提高无线通信系统的容量和频谱效率。MIMO-OFDM技术融合了MIMO和OFDM技术的优点,并被标准化组织确认为第四代移动通信系统的关键技术。随着高速铁路的快速发展,移动通信用户对高速移动环境下高速数据业务的需求日益增加,因此对高速移动环境下的OFDM和MIMO-OFDM系统的研究成为当务之急。 本文针对高速移动环境下的OFDM和MIMO-OFDM系统的信道估计算法进行了深入研究。 首先,本文分析了高铁环境下无线信道的特性,并详细分析了一种适合高铁环境的新莱斯衰落信道仿真模型;其次,针对高速移动OFDM系统中的子载波间干扰(Inter carrierinterference,ICI)进行了详细的分析,并在新莱斯衰落仿真信道模型下对各种常见的信道估计算法和插值算法分别进行了仿真对比与分析;再次,为了提高速移动OFDM系统的信道估计的精度,本文提出了一种基扩展模型(Base expansion model,BEM)联合反馈分组离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的信道估计算法,该算法通过BEM信道估计得到载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)系数项,并消除ICI得到反馈信息,再由分组DFT信道估计算法二次消除ICI和其他干扰项,仿真结果证实该算法可以有效的提高系统整体的性能;最后,为了提高高速移动MIMO-OFDM系统信道估计的性能,本文在传统的最优MIMO-OFDM系统导频序列基础上,提出了一种适用于高速移动MIMO-OFDM信道估计的导频序列,在插入该导频序列后MIMO-OFDM系统每一对收-发天线对可以看成是独立的SISO-OFDM系统,此时可以采用BEM信道估计算法得到每一对收-发天线之间的信道响应,再由MIMO检测模块获得各天线的输入信号估计值,并估计得到每对收-发天线上的ICI系数项,进而计算出反馈信号,最后利用分组DFT信道估计算法二次消除ICI和其他干扰项,仿真证实基扩展模型联合反馈分组离散傅里叶变换的信道估计算法适用于高速移动的MIMO-OFDM系统。


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