【摘要】：近年來,由于高鐵的快速發(fā)展與普及,這使得高速移動下的移動通信業(yè)務的需求迅速增加。正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)作為第四代移動通信(4G)的核心技術(shù)之一,具有抗多徑衰落,頻譜利用率高等優(yōu)點,將OFDM應用到高鐵場景具有很高的實用價值。由于列車高速引起的多普勒頻移以及鐵路周邊復雜的電磁環(huán)境會給OFDM系統(tǒng)的信道估計和信道建模帶來困難。因此,針對上述問題,本文的研究工作主要包括:(1)研究了高鐵場景下無線信道的特性,并對高鐵場景下OFDM系統(tǒng)的子載波干擾(Inter Carrier Interference,ICI)進行了分析。深入研究了 OFDM系統(tǒng)的導頻的插入方式和基于導頻輔助的信道估計算法,并針對基于離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)的插值算法不能抑制信道沖擊響應中循環(huán)前綴長度內(nèi)的噪聲的問題,本文對DFT插值算法進行改進。改進算法通過引入門限值來判別信道沖擊響應中循環(huán)前綴長度內(nèi)的噪聲并進行噪聲消除,然后進行多次迭代運算,增加了插值的精度。實驗表明本文改進算法具有較好的性能。(2)針對高鐵場景下無線信道快時變的特性,本文重點研究了基擴展模型(BasisExpansion Model,BEM)信道估計算法。為了減小ICI對導頻位置的影響,提高基函數(shù)系數(shù)的精度,本文的導頻結(jié)構(gòu)采用了導頻束的形式。通過對子載波干擾的分析,本文對導頻束結(jié)構(gòu)進行了簡化,提高了頻譜效率。為了進一步提高高鐵場景下OFDM系統(tǒng)的信道估計精確度,本文在基擴展模型算法的基礎(chǔ)上提出了一種基擴展模型聯(lián)合離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)的信道估計算法,該算法利用基擴展模型算法得到ICI系數(shù)并進行ICI消除,然后利用本文改進的DFT插值算法進行二次降噪并恢復出所有子載波位置的信道信息。實驗結(jié)果表明本文所提算法具有較好的性能。(3)探究了不同高鐵場景下OFDM系統(tǒng)的性能。首先利用抽頭延時線(Tapped Delay Line,TDL)對不同高鐵場景的無線信道進行建模,然后結(jié)合本文所研究的信道估計算法,最后使用Matlab搭建高鐵場景下的OFDM系統(tǒng)。在實驗中,對于不同的高鐵場景,本文探索了不同信噪比,不同區(qū)域和不同信道估計方法對OFDM系統(tǒng)吞吐量的影響。
[Abstract]:In recent years, due to the rapid development and popularization of high-speed rail, the demand for mobile communication services under high-speed mobile is increasing rapidly. As one of the core technologies of fourth generation mobile communication (4G), orthogonal Frequency Division Multiplexing (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM) has the advantages of anti-multipath fading and high spectrum efficiency. It is of great practical value to apply OFDM to high-speed railway scenarios. The Doppler frequency shift caused by high speed train and the complex electromagnetic environment around the railway will make the channel estimation and channel modeling of OFDM system difficult. Therefore, in order to solve the above problems, the main work of this paper is as follows: (1) the characteristics of wireless channel in high-speed rail scenario are studied, and the sub-carrier interference (Inter Carrier Interference,ICI) of OFDM system in high-speed rail scenario is analyzed. In this paper, the pilot insertion method and pilot aided channel estimation algorithm for OFDM system are studied in depth, and the discrete Fourier transform based (Discrete Fourier Transform, (discrete Fourier transform) is used to estimate the channel. The interpolation algorithm of DFT can not suppress the noise in the cyclic prefix length in the impulse response of the channel. In this paper, the DFT interpolation algorithm is improved. The improved algorithm uses threshold value to distinguish and eliminate the noise within the cyclic prefix length in the impulse response of the channel, and then performs many iterative operations to increase the accuracy of the interpolation. Experiments show that the improved algorithm has good performance. (2) in view of the fast time-varying characteristics of wireless channel in high-speed railway scenario, this paper focuses on the basis-extended model (BasisExpansion Model,BEM) channel estimation algorithm. In order to reduce the influence of ICI on the pilot position and improve the accuracy of the basis function coefficient, the pilot structure of this paper adopts the form of pilot beam. By analyzing the subcarrier interference, the structure of the pilot beam is simplified and the spectral efficiency is improved. In order to further improve the channel estimation accuracy of OFDM system in high-speed rail scenario, this paper proposes a new channel estimation algorithm based on the basis-extended model algorithm and discrete Fourier transform (Discrete Fourier Transform,DFT). The algorithm uses the basis extended model algorithm to obtain the ICI coefficients and eliminate the ICI. Then the improved DFT interpolation algorithm is used to reduce the noise twice and recover the channel information of all subcarrier positions. The experimental results show that the proposed algorithm has good performance. (3) the performance of OFDM system in different high-speed scenario is investigated. Firstly, the wireless channel of different high-speed railway scenarios is modeled by tap delay line (Tapped Delay Line,TDL), then the channel estimation algorithm is studied in this paper. Finally, the OFDM system in high-speed rail scenario is built by using Matlab. In the experiment, for different high-speed rail scenarios, the effects of different SNR, different regions and different channel estimation methods on the throughput of OFDM system are explored.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.53

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳琳,郭振民,胡學龍,姜會亮;OFDM系統(tǒng)中降低峰均功率比技術(shù)的研究[J];無線電通信技術(shù);2003年06期

2 欒遠飛;黃大慶;黃文才;;降低OFDM系統(tǒng)峰均功率比的新算法研究[J];電子設(shè)計工程;2014年07期

3 李郜偉,曹增峰,張海林;循環(huán)前綴在OFDM系統(tǒng)中的應用[J];電訊技術(shù);2003年01期

4 吳巍;肖江南;陳明;余建軍;陳林;;基于級聯(lián)變系數(shù)訓練序列和預增強技術(shù)的直接檢測光OFDM系統(tǒng)實驗研究[J];通信學報;2013年12期

5 朱琦,劉鈞雷;OFDM系統(tǒng)中時域信道估計算法[J];科技資訊;2005年24期

6 吳巍;陳明;肖江南;唐進;余建軍;陳林;;直接檢測光-OFDM系統(tǒng)的預失真技術(shù)研究[J];光電子.激光;2013年07期

7 龔漢東;張浩;王瑞春;;一種基于模糊辨識的OFDM系統(tǒng)預失真器設(shè)計[J];電訊技術(shù);2008年08期

8 賈瑩瑩;楊霖;王田;胡武君;;用時域自相關(guān)匹配方法降低OFDM系統(tǒng)的PAPR[J];光通信研究;2013年05期

9 邵懷宗,彭啟琮,李玉柏;在OFDM系統(tǒng)中用導頻符號進行信道估計的新方法[J];電波科學學報;2002年06期

10 李金海,朱維紅,高振明,陳悅;時域加窗在降低OFDM系統(tǒng)頻偏敏感性中的應用[J];山東大學學報(理學版);2003年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王菲;田松;劉皓;;OFDM系統(tǒng)中一種有效的自適應預失真器的實現(xiàn)[A];第五屆中國通信集成電路技術(shù)與應用研討會會議文集[C];2007年

2 袁超偉;劉靜;李亦農(nóng);;小波在OFDM系統(tǒng)頻偏估計中的應用[A];2003’中國通信學會無線及移動通信委員會學術(shù)年會論文集[C];2003年

3 陳毅雯;郭彩麗;王圣森;馮春燕;;OFDM系統(tǒng)中基于提高非線性功放效率的節(jié)能方法[A];第六屆全國信號和智能信息處理與應用學術(shù)會議論文集[C];2012年

4 符權(quán);尹華銳;李亞麟;徐佩霞;;OFDM系統(tǒng)剩余頻偏時域估計和快速跟蹤算法[A];無線傳感器網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)信息處理技術(shù)——2006年通信理論與信號處理年會論文集[C];2006年

5 李發(fā)軍;劉皓;;OFDM系統(tǒng)中基于非迭代算法的記憶性功放預失真器[A];2008通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十三屆全國青年通信學術(shù)會議論文集（下）[C];2008年

6 陳自力;賀中堂;;OFDM系統(tǒng)基于二維維納濾波器信道估計優(yōu)化算法的研究[A];2005通信理論與技術(shù)新進展——第十屆全國青年通信學術(shù)會議論文集[C];2005年

7 楊明華;;差分空時組碼與空時組碼與OFDM系統(tǒng)結(jié)合的性能比較[A];江蘇省通信學會2004年學術(shù)年會論文集[C];2004年

8 陳友榮;楊海波;程菊花;;多頻帶OFDM系統(tǒng)的分析和仿真[A];2008年中國通信學會無線及移動通信委員會學術(shù)年會論文集[C];2008年

9 梁雙春;吳偉陵;;差分空時組碼與空時組碼的OFDM系統(tǒng)性能比較[A];現(xiàn)代通信理論與信號處理進展——2003年通信理論與信號處理年會論文集[C];2003年

10 馬章勇;趙春明;尤肖虎;;一種OFDM系統(tǒng)載頻頻偏與信道聯(lián)合估計方法[A];2002’中國通信學會無線及移動通信委員會學術(shù)年會論文集[C];2002年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 惠永濤;雙選擇信道下OFDM系統(tǒng)中信號檢測算法研究[D];西安電子科技大學;2015年

2 邵懷宗;時變色散信道中OFDM系統(tǒng)的信道估計與均衡方法的研究[D];電子科技大學;2003年

3 李國松;無線OFDM系統(tǒng)中的信道估計研究[D];電子科技大學;2005年

4 樊同亮;OFDM系統(tǒng)的信道估計和信號均衡技術(shù)的研究[D];重慶大學;2012年

5 呂長偉;OFDM系統(tǒng)時域信道預測算法研究[D];北京理工大學;2015年

6 張劍;OFDM系統(tǒng)中信道估計方法的研究[D];電子科技大學;2007年

7 尼俊紅;有關(guān)OFDM系統(tǒng)的信道估計和干擾消除技術(shù)[D];北京郵電大學;2009年

8 張欽娟;OFDM系統(tǒng)高速環(huán)境下的信道估計研究[D];北京郵電大學;2013年

9 謝暉;OFDM系統(tǒng)下的稀疏信道估計[D];華南理工大學;2014年

10 鐘偉;OFDM系統(tǒng)均衡器設(shè)計優(yōu)化及VLSI實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 高培方;OFDM系統(tǒng)中基于壓縮感知的信道估計研究[D];天津理工大學;2015年

2 郭衛(wèi)衛(wèi);OFDM系統(tǒng)信道估計的實現(xiàn)技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

3 崔玉超;隧道復雜多徑環(huán)境下基于OFDM系統(tǒng)的信道估計[D];電子科技大學;2014年

4 王奕軒;基于USRP的OFDM系統(tǒng)無線運動感知平臺研究與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2014年

5 梁文莉;高速鐵路環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道估計研究[D];蘭州交通大學;2015年

6 趙曉君;OFDM系統(tǒng)基于krylov子空間的低復雜度檢測算法研究[D];西安電子科技大學;2015年

7 邱卓;OFDM系統(tǒng)峰均比抑制算法研究[D];西安電子科技大學;2015年

8 何江;OFDM系統(tǒng)的信道估計研究與實現(xiàn)[D];西南交通大學;2017年

9 陳冰雪;基于壓縮感知的OFDM系統(tǒng)雙選信道估計研究[D];天津理工大學;2017年

10 郭世磊;高鐵場景下OFDM系統(tǒng)性能分析與研究[D];北京交通大學;2017年

，

本文編號：2452977