OFDM系統(tǒng)的信道估計研究與實現(xiàn).pdf

1、無線通信技術(shù)作為最有朝氣的科研領域之一，它打破了存在物理方面的限制和制約的有線通信的桎梏，使得各用戶可以任意的在無線電波能夠輻射到的地區(qū)進行通信，極大的開拓了通信的時間尺度和空間尺度。隨著越來越大的數(shù)據(jù)量和越來越快的傳輸速率的需求，作為一種關鍵技術(shù)，通信系統(tǒng)對信道估計也有著更加嚴苛的要求。本文的主要內(nèi)容是研究不同導頻圖案以及不同信道估計算法的性能，并選取一種低復雜度的算法完成基于FPGA的實現(xiàn)。
　　本文首先闡述了無線通信系統(tǒng)中信

2、道估計理論的研究背景與研究意義，并對信道估計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了簡單分析。由于信道估計的本質(zhì)是對信道響應的求解，所以本文就大尺度衰落和小尺度衰落兩種無線信道衰落特征進行簡要介紹，并對兩種常用的適用于頻選信道的Jakes模型和可以對時頻雙選性衰落信道精確近似的復指數(shù)基擴展模型進行數(shù)學建模分析。本論文研究并借助計算機進行仿真分析的信道估計算法包括LS、DFT消噪和MMSE算法。研究中還對塊狀、梳狀和菱形三種導頻圖案進行分析，研究在不同速度

3、下各個導頻圖案信道估計的性能變化。
　　本文研究的另一個重點是在FPGA中對相關的信道估計算法進行實現(xiàn)。由于LS信道估計算法和線性插值的性能較好，且復雜度很低，所以在進行FPGA實現(xiàn)時采用這種算法。相較于大多數(shù)的基于FPGA+DSP架構(gòu)的基帶設計，把信道估計算法的實現(xiàn)從DSP中搬移到FPGA中實現(xiàn)可以降低二者的數(shù)據(jù)通信帶來的效率問題和設計難度問題。本論文中基于FPGA的設計有著估計方案可變的優(yōu)勢，即可以通過用戶定義來完成塊狀、梳狀

4、、菱形導頻圖案的切換，也可以實現(xiàn)不同時域間隔和頻域間隔的設置，以滿足不同應用場景的需求。
　　論文主要圍繞OFDM系統(tǒng)的基本框架進行闡述。第一章簡要描述了無線通信中信道估計理論的研究背景與研究意義，并對信道估計的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了簡單分析，隨后還對本文所做工作和論文章節(jié)安排進行簡單梳理。第二章探究了無線信道的特征和常用的無線信道模型，主要就大尺度衰落和小尺度衰落兩種無線信道衰落特征進行簡要介紹，并對兩種常用的Jakes模型和復指

5、數(shù)基擴展模型進行數(shù)學建模分析。第三章首先分析了OFDM的基本原理，然后從導頻圖案著手展開詳細的研究，對比分析了不同的導頻圖案適用于何種信道。研究發(fā)現(xiàn)，梳狀導頻最適用于高速移動的環(huán)境，但是菱形導頻在保證與梳狀導頻性能接近的前提下，需要的導頻資源更少，提高了頻譜利用率。此外還研究了菱形導頻圖案中導頻間隔對信道估計性能的影響。第四章對第三章的結(jié)果做總結(jié)分析，選出較容易實現(xiàn)的LS信道估計算法在FPGA中進行實現(xiàn)。在設計方案中首先給出了系統(tǒng)頂層文