基于OFDM协作通信系统中的信道估计技术研究

作     者：曹文魁 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李兆训

授予年度：2012年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：协作通信 OFDM 放大转发 解码转发 信道估计 MMSE 离散叠加导频 正交训练序列 

摘      要：MIMO-OFDM系统中移动终端尺寸往往不能满足MIMO技术对天线距离的要求，而协作通信技术使空间距离较大的单天线移动终端之间按照一定的方式共享彼此的天线进行信号的发送与接收，从而实现一种虚拟MIMO通信环境，获得MIMO的空间增益。信道估计技术为协作通信系统各个模块（如信号检测、功率分配和节点选择等）提供重要的信道状态信息，其估计的精确度直接影响全系统性能，因而成为系统需研究的关键技术问题之一。本文在分析了多种协作通信系统模型的基础上，针对基于OFDM协作通信系统中的信道估计进行了深入研究，主要工作包括： 1、针对频率选择性衰落信道下单协作节点放大转发系统中的信道估计展开研究。在对已有级联链路分段信道估计算法的研究基础上，为解决基于最小均方误差(MMSE,Minimum Mean Square Error)准则的分段信道估计仅适用于高斯信道的问题，给出了一种适用于频率选择性衰落信道的基于MMSE准则的分段信道估计算法。该算法充分考虑各子载波信道的相关性和噪声的影响，提高了信道估计的精度，保证了估计结果的收敛性。仿真分析表明，与最小二乘（LS, Least Square）和基于离散傅里叶变换(DFT, Discrete FourierTransform)变换域算法相比，该算法估计结果收敛，且估计性能更优。 2、针对多协作节点放大转发系统中的信道估计展开研究。为解决多个协作节点使用导频频分方案时存在导频资源开销过大问题，给出了一种基于离散叠加导频的信道估计算法。该算法能够保证各个协作节点共享相同的导频资源，减小系统的导频开销，提高了系统的有效数据传输速率。理论分析和仿真结果表明，在较高信噪比环境下，该算法在保证信道估计精度的同时，能够有效地减小系统导频开销。 3、针对多协作节点解码转发系统中的信道估计展开研究。为避免基于导频频分的信道估计可能存在由插值误差导致的“地板效应，提高解码转发系统的整体性能，给出了一种基于正交叠加训练序列的时域信道估计算法。该算法利用循环矩阵的交换律特性进行时域信道估计，有效地避免了传统算法在频域插值的误差引起的“地板效应。理论分析和仿真结果表明，与基于导频频分的LS和DFT变换域算法相比，该时域信道估计算法具有更好的估计性能。