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OFDM系统高速环境下的信道估计研究

张钦娟  
【摘要】:正交频分复用技术是新一代无线移动通信系统的核心技术,具有能有效对抗多径信道的频率选择性衰落,频谱利用率高,适合高速率数据传输等优势。在正交频分复用系统中,信道估计是实现相干解调的必要条件,信道估计的性能对整个系统的性能起着至关重要的作用。在高速环境下,信道的时变性增强,成为时间选择性衰落信道,如何对高速环境下的信道进行准确估计是我们所要研究的内容。 虽然当前针对正交频分复用系统高速环境下的信道估计已经有一些研究成果,但是信道估计方案还需要进一步研究和优化,并且,需要考虑非理想假设条件下的信道估计方案,比如载波频偏存在的情况下的时变信道估计。本课题受国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”中的课题——“基于TD-LTE的高速铁路宽带通信的关键技术研究与应用验证”的资助,深入研究了正交频分复用系统高速环境下的信道估计中存在的问题,提出了一些适用于正交频分复用系统高速环境下的信道估计解决方案,取得了一些研究成果。 论文的主要内容及创新成果如下: 第一章主要介绍了无线信道的基本特征、信道估计的意义及正交频分复用系统高速环境下的信道估计存在的问题,并介绍了本论文的主要内容和组织结构,为后续章节高速环境下信道估计方案的研究奠定基础。 第二章对时变信道的线性模型和基扩展模型分别提出了优化的估计方案。介绍了线性信道估计方法,包括估计的原理和估计性能,同时研究了能提高线性信道估计性能的迭代方法,这种迭代方法可以有效消除载波问干扰对信道估计的影响,针对迭代线性信道估计复杂度高的问题,提出了一种能有效减小复杂度的方法,即低复杂度迭代线性模型。另外,还介绍了基扩展模型的原理,提出了优化的泛化复指数基扩展模型,其系数与最大多普勒频移的大小相关,可以使基函数的最大频率小于最大多普勒频移,从而消除高频噪声的影响,提高估计的精度,同时,研究了几种基扩展模型对最大多普勒频移估计误差的敏感程度,并提出了一种自适应系数调整的信道估计方法,可以在不同情况下保持较好的估计性能。 第三章探讨了一种不单独占据子载波资源的导频插入方式—叠加训练序列,提出了一种利用数据相关的叠加训练序列进行时变信道估计的方法。另外,探讨了载波间干扰消除的方法,提出了一种带有载波间干扰自消除的叠加训练序列设计方案,基于这种训练序列进行时变信道估计,同时提出了一种接收端双迭代的发送信号检测方法,进一步消除载波间干扰的影响。 第四章针对目前的研究者多数在频率同步的假设条件下进行信道估计的现状,分析了载波频偏的存在对系统性能的影响,同时,提出了一种载波频偏和时变信道联合估计的方案,可以提高估计的性能。 第五章总结全文,明确后续进一步的研究工作。


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