MIMO-OFDM系统中同步与信道估计研究

【摘要】： 多输入多输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术能够更充分地利用有限的频谱资源提供可靠的宽带数据业务,成为当前的研究热点,被认为是B3G/4G以及未来宽带无线移动通信系统最有希望的物理层技术。 论文在系统分析MIMO-OFDM无线通信系统基本理论的基础上,研究了MIMO-OFDM系统的同步与信道估计这两项关键技术和算法,主要工作如下: 1、对无线移动信道的数学模型与建模方法进行研究,重点讨论了MIMO相关信道模型。 2、研究了MIMO-OFDM系统基于训练序列的定时同步与频偏同步算法,设计了MIMO-OFDM无线局域网的同步方案。该方案利用了时域正交的前导序列,时间同步方面运用了延时自相关算法,频偏同步方面利用了前导的时频相关特性,计算机仿真结果与分析表明,这种同步方案复杂度低,估计精度高。 3、为进一步提高传统的帧检测算法的检测精度,提出了一种改进的帧检测算法,获得的归一化判决值是三角形状,相比于传统算法的归一化判决值存在9个短序列长度的平坦区,易于找到峰值点。 4、分别研究了MIMO-OFDM系统中基于训练序列与基于导频的信道估计方案问题。对基于训练序列的信道估计方案,在讨论了MIMO-OFDM系统中训练序列设计的基础上,分别对LS时域估计、LS频域估计、LMMSE估计算法和基于SVD分解的低阶LMMSE估计算法进行了研究。并进行了计算机仿真,对这些算法估计精度、计算复杂度进行了全面的分析与比较。对于基于导频的信道估计方案,介绍了导频符号的正交性设计与几种内插滤波方法,接着利用频域LS估计算法计算机仿真了线性内插、高斯内插、变换域内插算法。并对这三种内插算法的性能、计算复杂度进行了分析与比较。 论文研究表明,对于基于MIMO-OFDM无线局域网的改进帧检测算法比传统算法易于判决,并且设计的MIMO-OFDM无线局域网的同步方案是有效的。对于MIMO-OFDM系统的信道估计问题,通过对MIMO-OFDM系统中训练序列与导频设计的研究,各种估计算法与滤波算法的分析比较,从而对MIMO-OFDM无线系统信道估计方案的选择具有参考意义。