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低信噪比动态时变信道中频偏估计技术研究

叶露聪  
【摘要】:相比固话,移动通信技术让人们可以随时随地进行通信,极大地方便人们的生活。但是随着社会的进步,对通信技术的要求也越来越高。比如在速度高达400km/h的高铁上,乘客在乘车过程中可能需要访问互联网进行娱乐活动,甚至有通话的需求。此时接收信号会有很大的频率偏移,而且高铁行驶环境复杂,可能群山环绕,穿过山洞等等,因此信噪比也会比较低。在低信噪比,动态时变信道下进行通信已经成为一个迫切的需求。所以低信噪比,动态时变信道中频移估计技术的研究十分有意义。由于多普勒效应,收发振荡器差异等原因,收发信号之间总会存在一定的频率偏移。频率偏移会对无线通信的解调、解扰等产生很大影响,更是会导致OFDM系统产生码间干扰,所以我们需要对接收信号的频率偏移进行准确的估计,以便之后进行补偿,消除频率偏移带来的影响。随着人们对通信技术的要求日益增长,低信噪比,动态时变信道中的频移估计成了一个难题。本文对比分析了多种频移估计方法,包括时域和频域的算法,基于数据辅助和非基于数据辅助的算法。调研的算法在准确度和算法复杂度上都不能同时取得较好的效果。经过综合对比、分析、改进,本文提出了一种基于信道系数FFT结果且集成多种插值方法的频移估计算法,仿真表明在信噪比低至Odb条件下,本算法频移估计均方误差(MSE)低于104,而且不会因为频率偏移值大小改变而产生较大浮动。由于提出的频移估计算法是基于信道系数的,本文同时提出了MIMO SC-FDE通信系统中的一种信道估计方案,可以有效的降低高斯白噪声和信道时变特性的影响。最后本文还采用FPGA对上述信道估计方案和频移估计方案进行硬件实现,仿真和野外测试表明性能良好,满足MIMO SC-FDE通信系统的要求。


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