適用于OFDM-UWB系統(tǒng)的信道估計(jì)方法研究.pdf

1、超寬帶(UWB)技術(shù)作為一種極具潛力的高速、短距離、低功耗的無線傳輸方式,近些年在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都引起了極大的關(guān)注。隨著WiMedia聯(lián)盟的多帶正交頻分復(fù)用(MB-OFDM)標(biāo)準(zhǔn)最終通過國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)認(rèn)證,正式成為第一個(gè)UWB的國際標(biāo)準(zhǔn),MB-OFDM UWB技術(shù)已在無線傳輸領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 本文介紹了MB-OFDM UWB系統(tǒng)的數(shù)字基帶,其中重點(diǎn)介紹了筆者提出的基于雙端口存儲(chǔ)器的(解)交織器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)消

2、除了傳統(tǒng)交織器實(shí)現(xiàn)中復(fù)雜連線在布局布線和串繞方面帶來的問題且能兼容不同的交織長度,有效地降低了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和資源的消耗。從現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的實(shí)現(xiàn)報(bào)告中可以看到,本文提出的新結(jié)構(gòu)所消耗的FPGA資源數(shù)目對(duì)于交織器和解交織器來說分別降低了46％和78％。介紹了筆者提出的適用于MB-OFDM UWB系統(tǒng)的信道估計(jì)方法-虛擬導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)(PPACE)算法。該方法具有低的硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,且能有效地抵抗多徑信道帶來的符號(hào)間干擾。

3、在不知道信道和噪聲的統(tǒng)計(jì)信息的情況下,基于離散傅立葉變換(DFT)的信道估計(jì)方法通常被用來提高基于最小二乘(LS)準(zhǔn)則的信道估計(jì)算法的性能。但由于基于DFT的信道估計(jì)器中需要使用額外的FFT/IFFT對(duì),這會(huì)帶來較高的計(jì)算復(fù)雜度以及相應(yīng)較大的面積和功耗開銷。本文提出的PPACE算法僅使用了32點(diǎn)的DFT,大大降低了硬件開銷。仿真結(jié)果表明,低復(fù)雜度的PPACE算法要優(yōu)于傳統(tǒng)的基于DFT的算法,甚至優(yōu)于基于線性最小均方差(LMMSE)準(zhǔn)則的

4、信道估計(jì)方法。另外,本文作者根據(jù)UWB信道模型的參數(shù)提出了一種通用加窗技術(shù),該技術(shù)能提高基于DFT的信道估計(jì)算法的均方誤差(MSE)性能。隨著超寬帶技術(shù)的演進(jìn),多天線(MIMO)技術(shù)與超寬帶的結(jié)合是大勢(shì)所趨,此舉可將超寬帶的數(shù)據(jù)率提高至Gbps數(shù)量級(jí),大大滿足了市場(chǎng)對(duì)高速無線傳輸?shù)男枨?。然而MIMO技術(shù)的引入給信道估計(jì)帶來了不小的困難,因?yàn)槎嗵炀€系統(tǒng)的接收信號(hào)是多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送信號(hào)的衰落與加性噪聲的疊加。若采用以前適用于OFDM系統(tǒng)的信

5、道估計(jì)方法,對(duì)于某個(gè)特定的發(fā)射接收天線對(duì),來自于其它天線的信號(hào)即為干擾,這樣信號(hào)噪聲功率比常常在0dB以下,從而帶來很大的估計(jì)誤差,導(dǎo)致系統(tǒng)性能急劇下降。結(jié)合本文提出的PPACE信道估計(jì)算法,本論文將其應(yīng)用到MIMO-OFDM系統(tǒng)。仿真結(jié)果和實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明在關(guān)注的信噪比范圍內(nèi),本文提出的PPACE算法要優(yōu)于傳統(tǒng)的LS算法,且信道估計(jì)器的硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度大大降低?？偠灾?本文提出的PPACE算法不僅適用于MB-OFDM UWB系統(tǒng)和MIMO