本文關鍵詞：車載OFDM通信系統(tǒng)中信道估計技術的研究與FPGA實現(xiàn)

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【摘要】：車載通信網(wǎng)絡通過直接建立車輛與車輛之間、車輛與路邊基礎設施的無線通信連接,能夠大幅度提高交通效率、降低駕駛者和路人的生命財產(chǎn)損失,在智能交通領域有著廣闊的應用前景,因而備受關注。車載通信系統(tǒng)的物理層采用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)調(diào)制技術。相比于相對平穩(wěn)的室內(nèi)環(huán)境,車載信道中存在較大的多普勒擴展和時延擴展,使得OFDM信號的幅度和相位在傳輸過程中出現(xiàn)嚴重失真。如何進行有效的信道估計成為保證可靠車載通信的關鍵。本文針對車載環(huán)境下OFDM通信系統(tǒng)中的信道估計技術及FPGA實現(xiàn)展開研究,主要工作分為以下三個方面:(1)在分析車載通信系統(tǒng)物理層具體實現(xiàn)過程和車載信道特性的基礎上,利用simulink搭建了一個完整的OFDM基帶系統(tǒng)仿真平臺,并在沒有信道影響的情況下,測得系統(tǒng)誤比特率為零,驗證了仿真平臺的正確性;(2)從導頻分布情況和車載信道時變特性兩個方面分析了傳統(tǒng)信道估計算法應用到車載環(huán)境下的局限性。在分析現(xiàn)有改進判決反饋信道估計方法的基礎上,針對具有較大多普勒擴展和時延擴展的車載通信環(huán)境,利用后訓練序列信道響應本身攜帶的信道變化信息,提出了一種結(jié)合后訓練序列的判決反饋信道估計方法,即:聯(lián)合前一個OFDM符號判決反饋、濾波所獲得的信道響應估計值和后訓練序列處的最小二乘(Least Squares,LS)信道估計值來更新當前OFDM符號的信道響應。仿真結(jié)果表明,與目前取得較好性能的其他改進判決反饋信道估計方法相比,所提方法在不同車載環(huán)境下、采用不同調(diào)制方式和負載長度時,均能獲得更優(yōu)的誤包率性能。(3)針對本文所提改進信道估計方法提出一種FPGA硬件實現(xiàn)方案。在相同數(shù)據(jù)輸入源的情況下,FPGA設計中解調(diào)模塊的功能仿真輸出結(jié)果與simulink仿真模型中解調(diào)輸出結(jié)果一致,表明了FPGA設計的功能正確性與所提信道估計方法的實際可行性。
【關鍵詞】：車載通信 OFDM 信道估計 simulink仿真 FPGA實現(xiàn)
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U495;TN929.53
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 信道估計算法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)14-17
• 第2章 車載OFDM通信系統(tǒng)17-32
• 2.1 OFDM技術17-20
• 2.1.1 OFDM基本原理17-18
• 2.1.2 OFDM調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)18-19
• 2.1.3 保護間隔與循環(huán)前綴19-20
• 2.2 車載OFDM系統(tǒng)20-26
• 2.2.1 幀結(jié)構(gòu)21-23
• 2.2.2 系統(tǒng)模型23-26
• 2.3 車載信道26-30
• 2.3.1 無線信道特性26-28
• 2.3.2 車載信道特點及模型28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 車載OFDM基帶系統(tǒng)simulink仿真模型的搭建32-53
• 3.1 OFDM基帶系統(tǒng)整體仿真模型32-33
• 3.2 發(fā)射端建模33-42
• 3.2.1 數(shù)據(jù)源產(chǎn)生33-34
• 3.2.2 擾碼34-35
• 3.2.3 卷積編碼和打孔35-36
• 3.2.4 交織36-37
• 3.2.5 符號映射37-38
• 3.2.6 導頻產(chǎn)生和插入38-41
• 3.2.7 OFDM調(diào)制41
• 3.2.8 循環(huán)前綴插入和加窗41-42
• 3.3 信道建模42-43
• 3.4 接收端建模43-51
• 3.4.1 同步43-48
• 3.4.2 信道估計和信道均衡48-49
• 3.4.3 剩余相位跟蹤49-50
• 3.4.4 誤比特率和誤包率計算模塊50-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 第4章 車載OFDM系統(tǒng)中信道估計技術的研究53-72
• 4.1 傳統(tǒng)信道估計技術53-59
• 4.1.1 基于訓練序列的信道估計方法53-56
• 4.1.2 基于導頻內(nèi)插的信道估計方法56-57
• 4.1.3 傳統(tǒng)信道估計算法的局限性57-59
• 4.2 車載環(huán)境下的信道估計技術59-64
• 4.2.1 STA信道估計方法60-61
• 4.2.2 CDP信道估計方法61-62
• 4.2.3 結(jié)合平滑濾波的判決反饋信道估計方法62-64
• 4.3 改進的信道估計方法64-71
• 4.3.1 結(jié)合后訓練序列的判決反饋信道估計新方法描述64-67
• 4.3.2 時延分析67
• 4.3.3 simulink仿真與性能分析67-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第5章 改進信道估計方法的FPGA設計與實現(xiàn)72-97
• 5.1 FPGA簡介72
• 5.2 改進信道估計方法的硬件實現(xiàn)72-95
• 5.2.1 信道估計硬件實現(xiàn)方案設計73-74
• 5.2.2 時鐘生成模塊74-75
• 5.2.3 數(shù)據(jù)源產(chǎn)生75-76
• 5.2.4 訓練序列與數(shù)據(jù)分離76-77
• 5.2.5 前導訓練序列的ave-LS信道估計77-79
• 5.2.6 濾波與Pre OFDM信道估計值緩存79-84
• 5.2.7 后訓練序列信道估計與緩存84-85
• 5.2.8 數(shù)據(jù)OFDM符號緩存與導頻點信道估計和存儲85-86
• 5.2.9 讀取控制86
• 5.2.10 系數(shù)加權更新86-88
• 5.2.11 判決反饋信道估計88-94
• 5.2.12 整體實現(xiàn)RTL試圖與測試94-95
• 5.3 本章小結(jié)95-97
• 第6章 總結(jié)與展望97-99
• 6.1 本文總結(jié)97
• 6.2 未來展望97-99
• 參考文獻99-105
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文105-106
• 致謝106

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1 蔣笑冰;;多小區(qū)信道估計技術的研究[J];鐵路計算機應用;2010年07期

2 王q，

本文編號：932203