【摘要】：正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)常用于寬帶無線通信,它使用彼此正交的子載波并行傳輸信號,在充分利用帶寬的同時還可以有效對抗窄帶干擾及多徑失真,是新一代無線通信領(lǐng)域研究的熱點。信道估計是無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。由于無線多徑信道常常呈現(xiàn)稀疏特性,傳統(tǒng)信道估計不能充分利用無線信道的稀疏特性,導(dǎo)致信道估計中需要的導(dǎo)頻的數(shù)量巨大。將壓縮感知(CS)技術(shù)應(yīng)用于稀疏信道估計可以降低導(dǎo)頻數(shù)量,提高頻譜利用率,并獲得良好的信道估計性能。傳統(tǒng)信道估計中等間隔放置導(dǎo)頻的方案在基于CS的信道估計中并不是最優(yōu)的,且在實際應(yīng)用中有時需要對多個信道進(jìn)行信道估計,例如多用戶OFDM系統(tǒng)的上行信道估計及多輸入單輸出OFDM(MISO-OFDM)系統(tǒng)信道估計,所以研究基于CS理論的OFDM系統(tǒng)稀疏信道估計中多個導(dǎo)頻集合設(shè)計問題尤為重要。本文的主要研究內(nèi)容如下:1)在大量研究基于CS理論的單個導(dǎo)頻集合優(yōu)化準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上,提出了一種多導(dǎo)頻集合優(yōu)化準(zhǔn)則,該準(zhǔn)則最小化多導(dǎo)頻集合對應(yīng)的各自調(diào)整互相關(guān)值的加權(quán)和。該準(zhǔn)則與現(xiàn)有其他準(zhǔn)則的不同在于,首先采用調(diào)整互相關(guān)值而不是互相關(guān)值來衡量單個導(dǎo)頻集合的優(yōu)劣;其次,對多導(dǎo)頻集合對應(yīng)的各自調(diào)整互相關(guān)值進(jìn)行加權(quán)求和時,加權(quán)因子不同,具體設(shè)計為:將加權(quán)因子與每一個導(dǎo)頻集合對應(yīng)的調(diào)整互相值相關(guān)聯(lián),較大的調(diào)整互相關(guān)值取較大的加權(quán)因子。2)將該準(zhǔn)則應(yīng)用到多用戶OFDM系統(tǒng)頻率選擇性衰落信道估計中的多導(dǎo)頻集合優(yōu)化研究中,根據(jù)仿真結(jié)果可以得出:將本文準(zhǔn)則用在優(yōu)化正交導(dǎo)頻集合的問題中能同時獲取多個確定性的導(dǎo)頻集合,與已有的ES2相比,能在同一數(shù)量級的算法復(fù)雜度的前提下,降低用戶信道估計的平均MSE值約1-1.5dB。3)將該準(zhǔn)則應(yīng)用到高速移動環(huán)境中多用戶OFDM系統(tǒng)時間-頻率雙選擇性衰落信道估計中多個確定導(dǎo)頻集合優(yōu)化的研究中。由于在高移動場景中OFDM系統(tǒng)每個子載波的頻譜展寬,子載波間不再具有正交性,使得系統(tǒng)誤碼率惡化(產(chǎn)生ICI),為了消除ICI,需要采用具有特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻,此時設(shè)計具有良好信道估計性能的導(dǎo)頻集合很有必要。仿真結(jié)果表明,與已有的ES2算法相比,在高速移動環(huán)境中使用本文準(zhǔn)則設(shè)計的導(dǎo)頻集合同樣能降低信道估計誤差約1dB。
【圖文】：

南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第二章 OFDM 系統(tǒng)和無線信道估計120( ) ( ) 0,1,..., 1nkNjNkx n X k e n N （2.3）在接收端，把接收到的每一路信號和對應(yīng)子信道的子載波相乘，然后求積分，就能夠把第m個子信道所發(fā)送的原信息恢復(fù)出，具體證明見式（2.4）：1 1 12 2 20 0 0 ( ) ( ) ( )mn nk mnN N Nj j jN N Nkn n kX m x n e X e e X m （2.4）式（2.3）為 OFDM 的調(diào)制，式（2.4）為 OFDM 的解調(diào)，我們可以看到，二式與 IDFT和 DFT 很相像，所以，能夠利用 IDFT/DFT 等快速算法完成 OFDM 的調(diào)制解調(diào)，具體如圖2.1 所示。

若是載波頻率沒有同步，一樣會有 ICI 的問題。圖 2.2 加入循環(huán)前綴的 OFDM 符號示意圖2.2.3 OFDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析完 OFDM 的部分關(guān)鍵技術(shù)后，我們來簡要探討完整的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在發(fā)送端，二進(jìn)制發(fā)送序列通過對應(yīng)的映射處理后，，由數(shù)字信號變成復(fù)數(shù)形式。而后經(jīng)過串并變換后形成低速的并行信號，通過 IFFT 運算，得到在時域表達(dá)的采樣信號，在發(fā)送時域信號之前，添加循環(huán)前綴來消除 ISI，然后通過多徑信道傳輸，執(zhí)行和發(fā)送端相反相逆的運算，最后獲取原始信號。圖 2.3 是 OFDM 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。應(yīng)用中的系統(tǒng)會更加繁雜，還需要像信號檢測技術(shù)及信道均衡技術(shù)、信道估計技術(shù)、同步技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。因為無線信道參數(shù)的不固定性給接收端帶來巨大挑戰(zhàn)，信道估計技術(shù)是系統(tǒng)中重要的關(guān)鍵技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.53

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本文編號：2684495