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随着信息产业的飞速发展,通信技术和计算机技术的融合已成为必然趋势,因特网的普及加速了这两种技术的融合,使得全球通信产业呈现出移动化、宽带化、IP化的趋势。基于IEEE802.16e的移动WiMAX技术的出现正好迎合了这样的发展趋势,该技术采用了OFDMA作为其物理层调制和接入方式。IEEE802.16e的物理层实现方式与802.16d基本一致,主要差别是对OFDMA进行了扩展,可以支持2048点、1024点、512点和128点,以适应不同地理区域从1.25~20MHz不同载波带宽的需要。因此,802.16e不仅具备802.16d的性能,而且具备移动、切换等功能。由于无线通信环境恶劣,如何对OFDMA系统进行有效的信道估计是无线宽带接入技术的难题之一。本文在IEEE802.16e物理层标准的基础上研究及实现OFDMA信道估计算法。
首先介绍论文研究背景、基础知识以及国内外研究现状,包括IEEE802.16协议标准和OFDMA技术。针对OFDMA技术信道估计问题,讨论了信道估计的分类和常用信道估计方法。
其次介绍了无线移动系统信道模型的特点和分类,详细描述了大、小尺度衰落模型的建模,仿真实现平坦衰落信道建模的Jakes仿真器。再根据ITU R-M.1225提议,建立了适合IEEE802.16e的无线移动信道模型VA、PB。
第三,着重介绍移动WiMAX下行OFDMA系统物理层仿真平台的总体结构和各模块的具体设计,详细分析了体现OFDMA技术优势的子载波分配技术和下行OFDMA发送流程,并在MATLAB仿真软件中进行验证。
第四,重点讨论基于导频辅助的信道估计技术在IEEE802.16e OFDMA系统的应用。先详细分析下行PUSC子载波的簇结构导频模式,将常用的信道估计方法和内插方法应用于移动WiMAX系统。再采用了基于簇结构导频先时域后频域的二维信道估计方法。仿真结果表明考虑了导频二维特性的算法具有较优的性能。
最后讨论在FPGA中实现基于簇结构导频的信道估计算法。在这一部分中,首先简要介绍了两大FPGA生产厂商的WiMAX解决方案。然后在Altera公司的QuartusⅡ开发环境上设计信道估计的电路模块,详细地介绍了本地导频产生、内插(时域和频域)、均衡模块。