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近年来,移动通信市场的飞速发展所带来的前所未有的机遇和挑战,促使3GPP组织在面对WiMAX技术挑战之时推出了通用移动通信系统的LTE项目。LTE在峰值速率、带宽、频谱分配灵活性和容量等方面都获得了重要的突破,受到了人们的广泛关注,各大通信设备商也纷纷投入到该项目的研究和应用当中。本文将基于国家科技重大专项“TD-LTE无线综合测试仪表开发”的物理层接收端信道估计技术进行研究,重点针对LTE下行链路进行分析。
本文首先介绍了LTE系统的物理层相关知识、信道模型、下行链路小区专用参考信号的生成方式以及映射规则,这将直接影响到信道估计的性能。随后,在信道估计算法的研究之中,首先对传统的LS和LMMSE算法进行了介绍,并对它们的性能进行了理论分析,在这两种算法的基础之上介绍了改进型的时域LS和时频二维维纳滤波信道估计算法。为了适应LTE系统对MIMO的传输要求,针对下行2发2收传输分集情况提出了一种简化的信道估计处理方案。为了稳定提高信道估计算法性能,将Turbo码与LS和LMMSE信道估计算法联合使用,通过加窗法迭代的思想来提升信道估计性能。最后,为控制计算复杂度过高,针对LTE下行链路提出了在频域上进行的改进LMS、NLMS和RLS的自适应信道估计算法,这类算法适合慢变信道环境,并对时域上进行的NLMS和减小能量泄露的RLS信道估计算法进行了分析。
通过MATLAB仿真,对以上各类信道估计方案进行了验证分析。结果表明传统的LS和LMMSE信道估计性能稳定,LMMSE算法与LS相比存在1到2dB的性能增益,改进型的时域LS和时频维纳滤波算法性能都有所改进,只是计算复杂度都相应有所增加。MIMO传输分集下简化的信道估计算法相比SISO模式具有更强的抵抗多径衰落的特性。联合Turbo编译码与LS的信道估计迭代算法可以稳定可靠地提高原有信道估计算法的性能,但计算复杂度过高,不便于实现。频域上的自适应LMS、NLMS和RLS信道估计算法在较低多普勒频移值下可较好地跟踪信道变化,时域上的NLMS和RLS算法性能优良,但是却存在一定的能量泄露问题。RLS收敛速度较快,性能优于NLMS和LMS信道估计算法。