快時變環(huán)境下OFDM系統(tǒng)信道估計.pdf

1、正交頻分復用(OFDM)技術，具有數據傳輸速率快、頻譜利用率高等優(yōu)點，因而被廣泛應用于無線通信中。OFDM系統(tǒng)的信道估計是其信道均衡、檢測和解碼的基礎，估計性能的好壞直接影響著接收機能否準確地解調OFDM信號。但在快時變環(huán)境下，由于收發(fā)端的相對高速移動，多普勒頻移增大，頻譜展寬，破壞了子載波間的正交性，引起子載波間干擾(ICI)。因此，我們需要找到合適的信道估計算法，有效抑制ICI，進一步提高系統(tǒng)性能。
　　本論文是對快時變環(huán)境下

2、OFDM系統(tǒng)信道估計算法的研究，主要工作及貢獻如下：
　　首先，介紹了無線信道的特性及OFDM系統(tǒng)的基本原理，重點研究了基于導頻的信道估計算法。分析了不同環(huán)境下導頻結構對于信道估計性能的影響，并通過仿真驗證了梳狀導頻結構在快時變環(huán)境下的性能優(yōu)勢。
　　其次，考慮到OFDM系統(tǒng)中針對采樣間隔信道的常用信道估計算法不能有效地抑制信道沖激響應(CIR)中循環(huán)前綴長度內噪聲的問題，提出了一種改進的基于離散傅里葉變換(DFT)的信道估

3、計算法。該算法引入能量增長速率函數來判斷CIR的分布情況，以便對循環(huán)前綴長度內的噪聲進行消噪處理，同時又利用多次迭代的過程，進一步抑制ICI和噪聲。仿真結果表明，該算法的性能優(yōu)于最小二乘(LS)信道估計算法、傳統(tǒng)的基于DFT的信道估計算法和基于閾值的DFT信道估計算法。在系統(tǒng)誤比特率為210時，改進的基于DFT的信道估計算法比其他算法有3-5dB的性能增益。
　　然后，針對基于聚類的信道估計算法只對噪聲進行聚類分析，容易引起邊緣誤

4、差及無法很好地估計非采樣間隔信道的不足，提出了一種基于K-means算法的信道估計算法。該算法從噪聲類和信號類的角度出發(fā)，利用非采樣間隔信道CIR分布的特點，通過不斷判別和迭代更新噪聲類和信號類的聚類中心，把CIR劃分為信號部分和噪聲部分，有效抑制了邊緣誤差、CIR能量泄露和噪聲。仿真結果表明，該算法在非采樣間隔信道中的性能明顯優(yōu)于針對采樣間隔信道的LS信道估計算法、基于聚類的信道估計算法和第三章提出的改進的基于DFT的信道估計算法，在

5、多普勒頻移 f d?200Hz且系統(tǒng)誤比特率為210時有5-7dB左右的大幅性能增益。同時對于采樣間隔信道，基于K-means算法的信道估計算法雖然估計性能比第三章提出的算法稍差，但相比其他兩種算法也仍然具有較好的估計性能，算法普適性較強。
　　最后，為了提高對快時變環(huán)境下OFDM系統(tǒng)中非采樣間隔信道的估計性能，提出了一種基于分數抽頭信道近似的復指數基擴展聯合反饋DFT信道估計算法(FTCA-CE-BEM-DFT)。該算法在基于分

6、數抽頭信道近似的復指數基擴展模型(FTCA-CE-BEM)基礎上，利用非采樣間隔信道CIR主要集中在兩側的特點，將初次消除ICI的信號作為反饋進行DFT，進一步抑制了CIR能量泄露、ICI和噪聲，有效地近似了實際信道。仿真結果表明，該算法的性能優(yōu)于基于復指數基擴展模型的信道估計算法(CE-BEM)、基于復指數基擴展模型的聯合反饋DFT信道估計算法(CE-BEM-DFT)和FTCA-CE-BEM信道估計算法。在系統(tǒng)誤比特率為-210時，