發(fā)布時間：2021-12-11 21:03

　　在正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）通信系統(tǒng)中,無線信道的多徑效應(yīng)使信號在傳輸過程中失真和衰減,發(fā)射器和接收器之間的相對運(yùn)動產(chǎn)生了多普勒效應(yīng),最終導(dǎo)致信號載波發(fā)生偏移。因此,了解信道特性非常重要。為了從已被噪聲污染的信號中恢復(fù)原信號,傳統(tǒng)的OFDM信道估計(jì)算法根據(jù)導(dǎo)頻估計(jì)信道脈沖響應(yīng),然后通過插值和均衡恢復(fù)原信號。本論文嘗試?yán)脵C(jī)器學(xué)習(xí)的方法在OFDM系統(tǒng)中進(jìn)行信道估計(jì),以減少導(dǎo)頻的使用,提高頻譜利用率,并提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度,結(jié)果證明了經(jīng)過深度學(xué)習(xí)后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠較好地恢復(fù)原發(fā)送信號。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行信道估計(jì):（1）在傳統(tǒng)的最小二乘（Least Squares,LS）信道估計(jì)算法的基礎(chǔ)上,提出了一種基于三層反向傳播（Back Propagation,BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道估計(jì)器,每個BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)單個頻點(diǎn)處的信道響應(yīng)。仿真結(jié)果顯示,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)于LS算法,與最小均方誤差（Minimum Mean Square Error,MMSE）算法相比略有不足。盡管MMSE算法具有比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FDM和OFDM的頻譜圖

第二章OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法9圖2-3循環(huán)前綴示意圖為了消除由于信道的多徑效應(yīng)產(chǎn)生的ISI和ICI，OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，不同于最初在保護(hù)間隔內(nèi)置入ZP的做法，而是置入循環(huán)前綴(CyclicPrefix，CP)信號。CP就是將每個OFDM符號長度最末尾的相當(dāng)于保護(hù)間隔長度的信號放置在每一個OFDM信號的前面，如圖2-3。在接收端首先將填充循環(huán)的保護(hù)間隔部分去除，然后剩余寬度部分進(jìn)行傅立葉變換，由于CP的特性，在信道最大時延小于CP間隔時，可以使每一個子載波的延時信號落在下一個子載波積分周期內(nèi)的部分仍然是周期性的，積分結(jié)果表明各子載波之間仍然正交。因此，CP的插入既使得保護(hù)間隔消除ISI的作用得以保留，又達(dá)到了消除ICI的效果。2.2基于導(dǎo)頻的OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方法傳統(tǒng)的OFDM信道估計(jì)分為導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)及盲信道估計(jì)。使用接收信號的統(tǒng)計(jì)特性的盲信道估計(jì)技術(shù)，可以在不需要導(dǎo)頻信號的情況下估計(jì)信道響應(yīng)。顯然，這種盲信道估計(jì)技術(shù)具有不產(chǎn)生訓(xùn)練信號開銷的優(yōu)點(diǎn)。但是，通常需要大量的接收符號來提取統(tǒng)計(jì)屬性。此外，它們的性能通常比采用訓(xùn)練信號的其他常規(guī)信道估計(jì)技術(shù)要差[34]；導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)是指在發(fā)送信號中插入一定數(shù)目的已知的導(dǎo)頻符號，在接收端對這些導(dǎo)頻符號按照某算法進(jìn)行估計(jì)。而盲信道估計(jì)在發(fā)送端無需導(dǎo)頻符號，接收端根據(jù)收到信號的某種特征進(jìn)行估計(jì)，盲信道估計(jì)算法復(fù)雜且收斂時間長，只適應(yīng)于慢衰落信道，在實(shí)際OFDM系統(tǒng)中大都采用基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法。基于導(dǎo)頻的OFDM信道估計(jì)器結(jié)構(gòu)如下圖2-4所示：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10圖2-4基于導(dǎo)頻的OFDM信道估計(jì)器結(jié)構(gòu)圖接收端提取導(dǎo)頻信號后需要根據(jù)已知導(dǎo)頻點(diǎn)信號，通過信道估計(jì)算法獲得導(dǎo)頻點(diǎn)處的頻域信道傳遞函數(shù)，實(shí)質(zhì)為如何最有效地從導(dǎo)頻位置恢復(fù)出導(dǎo)頻時刻的信道信息。在OFDM系統(tǒng)中，接收到的導(dǎo)頻信號可以表示為：PPPYXHNS(2-3)式中H為頻域信道響應(yīng)，PX為已知頻域?qū)ьl信號，pY為接收到的頻域?qū)ьl信號，pW是導(dǎo)頻子信道上的疊加噪聲。2.2.1導(dǎo)頻插入方式根據(jù)導(dǎo)頻排列的不同，導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)可以分為三種：塊狀類型、梳狀類型和格狀類型。下面介紹在實(shí)際應(yīng)用中常采用的塊狀和梳狀導(dǎo)頻插入方式。塊狀導(dǎo)頻的插入方式如圖2-5所示。這種類型的導(dǎo)頻插入方式以一個OFDM符號為單位，其上每個子載波都用來承載導(dǎo)頻信息，每個承載了導(dǎo)頻信號的OFDM符號以tS為時間間隔來依次發(fā)送。接收端通過對每個承載了導(dǎo)頻信號的OFDM符號進(jìn)行估計(jì)，可以得到信道每個頻點(diǎn)上的信道響應(yīng)，再經(jīng)過插值算法，沿著時間軸估計(jì)出每個符號周期內(nèi)的信道響應(yīng)值。圖2-5塊狀類型的導(dǎo)頻排列圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MIMO-OFDM信道估計(jì)[J]. 才華,劉廣文,陳廣秋.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2011(34)
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