OFDM系统中信道估计技术的研究

作     者：吴玉章 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐普英

授予年度：2011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：正交频分复用 相干检测 信道估计 长期演进 FPGA 

摘      要：随着人们对数据业务的要求越来越高,现有的第二代、三代移动通信系统的技术已不能满足要求。移动通信系统的不断发展,出现了许多新的技术,而正交频分复用(OFDM)技术作为新一代移动通信的关键技术,能够有效地抵抗多径衰落,并且支持高速的数据业务传输和高效的频谱效率。由于在OFDM系统的接收端广泛使用相干检测,而在相干解调之前必须进行有效的信道估计。考虑到估计方法的复杂性,基于导频的信道估计技术已经成为新一代移动通信标准中解决信道估计问题的有效方法。 本文深入研究了OFDM系统中基于导频的信道估计方法。在新一代无线标准中OFDM技术被广泛研究和采用,而通用移动通信系统的长期演进(LTE)是向第四代移动通信演进最具有竞争力的一个。论文基于LTE标准,讨论了其信道估计问题。为了测试不同的信道估计方法的性能,论文中搭建了LTE基带的仿真模型,分别在慢衰落和快衰落信道下比较各种信道估计方法的均方误差和误码率。仿真结果表明,与理想信道估计相比,在慢衰落和快衰落信道中基于线性插值的最小方差(LS)估计分别有2dB和2.5dB的信噪比损失,线性最小均方误差(LMMSE)估计分别有0.5dB和0.7dB的信噪比损失。为了能够有效降低LMMSE算法的复杂度,又能够使其性能下降不太多,分别在慢衰落信道和快衰落信道下对LMMSE算法进行简化。在慢衰落信道中选取合适的L个子载波代替所有子载波的相关矩阵,以降低矩阵的维数。在快衰落信道中,充分利用信道自相关矩阵为对称矩阵的特性,采取克罗内克乘积的形式,近似LMMSE算法。仿真结果表明,改进的算法能够有效地降低LMMSE算法的复杂度,而信道估计的性能较LMMSE算法只有0.3dB的降低。最后,本文采取与传统数字信号处理设计的实现模式不同,将LMMSE信道估计算法简化,采用System Generator设计工具对其进行FPGA实现,给出了实现方案,并进行了波形仿真。