LTE系统中信道估计方案案例与分析

作     者：刘晓玥 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚建国

授予年度：2015年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：LTE 信道估计 基扩展 加窗 算法仿真 

摘      要：移动通信迅猛发展的今天,LTE系统已经出现在各种商用系统中。正交频分复用(OFDM)作为LTE系统的主流技术,它具有较强的抗符号间干扰(ISI)和衰落的能力等诸多优点。OFDM系统在接收端通过相干检测的技术获取数据信息,因此,为了恢复传输信号,信道状态信息的准确估计成了必不可少的一部分。高铁技术日趋成熟,移动用户对高速移动下的通信系统提出了更高的要求。列车高速移动下,信号严重衰落,信道变为快速时变信道,LTE系统作为目前商用的主流系统,如何给出精确的信道估计面临更严峻的挑战。因此本文研究的重点为LTE无线通信系统基于高速移动环境下的信道估计技术。首先,本文介绍了无线信道特性和仿真模型,重点分析目前主要的基于导频辅助的信道估计方法,有最小二乘(LS)、最小均方误差(LMMSE)以及改进的SVD算法,给出仿真对比。得到结论,在低信噪比时,LS算法简单,精度不够,高信噪比时,由于地板效应,LS性能反而相比之下效果很好。随后,针对高速移动下快时变信道的特点。重点介绍基扩展模型(BEM),并针对几种常见的基扩展模型以及改进的过采样复指数基(OCE-BEM)进行归一化均方误差仿真对比。得到结论,OCE-BEM模型拟合性能始终好于CE-BEM,总体来看,性能最优的为离散卡洛基(DKL-BEM)和椭圆基(DPS-BEM)两种模型。最后,考虑到复指数基扩展模型(CE-BEM)具有频谱泄漏的问题。结合加窗技术抑制多普勒泄露的影响,得到加窗复指数基(ICE-BEM)模型。再结合正交映射对估计系数转换,得到加窗离散椭圆基(IDPS-BEM)模型,更进一步改进估计精度。通过仿真比较,进一步证明加窗基扩展模型性能更优,估计精度有提高。接着,将基扩展模型应用在LTE系统中,导频OFDM符号处使用信道响应选取LS和LMMSE两种算法估计,一个子帧内的时域OFDM的时变信道响应使用基扩展模型拟合,仿真了不同移动速度下的系统误码率。得到结论,首先依赖导频位置处估计算法的选择,因此,基于LMMSE的估计方法始终好于基于LS的估计方法,同一算法下,椭圆基模型性能好于复指数基模型。