基于导频的OFDM系统信道估计技术研究_硕士学位论文

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1、PILOTS．BASEDoFDMSYSTEMCHANNELESTIMATIoNSCHEMESRESEARCHADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHUANGChaoSupervisedbySupervlseOProf．YUDong-haiStateKeyLabofMillimeterWavesDepartmentofRadioEngineeringSoutheastUni

2、versityApril2010【．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：-—-疑—E]作及取得中不包含教育机构何贡献均期：鲨竺乡：!夕东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可

3、以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：趟导师签名：B娥．≯c．’辛I

4、3摘要正交频分复用(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术是第四代移动通信的关键技术，具有极高的频谱效率和良好的抗多径干扰能力。然而由于无线信道的多径性和时变性，必须对信道的当前特性进行估计。本文是针对OFDM系统中的信道估计算法进行了研究，将其应用于ITU．RM．1225信道模型，仿真研究不同信道估计算法和插值算法的

5、性能，指出导频结构与信道环境的匹配方法和系统参数的选取方法。文章首先介绍了无线信道的传输特性，重点研究了小尺度衰落特性的两种作用机制，建立Jakes信道仿真模型。其次讨论了OFDM的基本原理，在分析了信道估计模块在OFDM系统中的重要意义之后，给出了简化的OFDM系统结构。然后分析了基于导频的信道估计技术的三个研究方向。在块状导频结构下仿真比较最小二乘(LS)、线性最小均方误差(LMMSE)和奇异值分解(SVD)三种信道估计算法的性能，在梳状导频结构下仿真常值插值、线性插值、三次样条插值和变换域插值算法

6、的性能；研究信道参数和系统参数对算法性能的影响。仿真结果表明，LMMSE信道估计的性能优于LS信道估计，在低信噪比状况下，SVD性能近似LMMSE，随着信噪比的增加，SVD出现平层；基于FFT的变换域插值算法性能优越于多项式插值算法，在多项式插值算法中，阶数越高，算法性能越好；块状导频结构适用于慢衰落信道，它对多径时延不敏感，同时梳状导频适用于平坦衰落信道，它对多普勒频移不敏感；循环前缀的长度对SVD算法有决定性影响而对LS算法性能影响很小；车载环境中导频间隔越小，子载波数目越少，信道估计越准确。算法性

7、能的提升都是以增加复杂度为代价，实际系统中应在性能和复杂度间作一折中。最后本文介绍了FPGA开发数字系统的常用方法，着重介绍其流程；对硬件描述语言和FPGA常用开发环境作了概括了总结；然后详细分析了1／8梳状导频的信道估计实现方案，分别对导频信道响应模块和线性插值模块进行了功能仿真和综合。关键词：正交频分复用，多径衰落，信道估计，导频，FPGAAbstractHavingasetofcharacteristicssuchashighbandwidthefficiencyandrobustnessagai

8、nstfrequency-selectivefadingchannels，OFDM(Orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)hasbeenproposedtobeapotentialcandidateforthenextgenerationmobilecommunicationsystems．Symboldurationshouldbemuchlargerthanthechanneldelayspreadtoreducetheeffectofintersymbol

9、interference(ISI)，whichiscausedbydispersiveRayleigh·fadingenvironment．InOFDMsystems，thewirelessisdividedintolotsofparallelnarrowsubchannels．ThereforesymboldurationisincreasedandISIisreduced．SoOFDMisaneffectivetechniqueform