OFDM系统盲信道估计算法的研究

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本论文研究盲信道估计算法在OFDM系统中的应用。由于OFDM技术可有效地处理信道干扰,使无线信道均衡大为简化,因此在未来高速无线通信中将起非常重要的作用。为实现OFDM系统的相干检测,传统的方法是在发射信号中插入训练序列,用于信道估计。盲信道估计算法利用接收信号的二阶统计特性进行信道估计,避免发射训练序列,因此如果盲信道估计算法在实际系统中得到应用,可以极大地提高系统的传输效率。由于利用接收信号的二阶统计特性进行盲信道估计是近十年的工作,这一技术在OFDM系统的应用是一个新的研究领域,有很多理论工作要做,因此本论文的工作具有重要的理论价值和应用价值。 论文研究“单输入单输出”OFDM(SISO-OFDM)系统的盲信道估计,提出一种新的基于接收信号二阶统计特性的子空间算法。论文建立SISO-OFDM系统模型;利用循环前缀(CP),对OFDM系统的传输方程作矩阵变换,得到一个信道矩阵为Toeplitz矩阵的新方程;基于此方程推导出盲信道估计的子空间算法。算法利用了OFDM信号中的CP,不需要改变OFDM结构,可直接用于传统的OFDM系统。算法实现简单,有较高的信道估计精度,不受信道零点位置的限制,不受信道阶数过估计的影响。由于算法实现时要对噪声项作白化处理,在一定程度上增加了信道估计的计算量。 论文研究无循环前缀的OFDM系统的盲信道估计,提出在OFDM系统中采用不等长分块编码实现盲信道估计的方法。研究表明:使连续的OFDM信号长度不等,在不加入冗余编码的情况(),使发射信号具有周期平稳特性,因此接收端可利用信号中周期平稳特性实现盲信道估计;文中采用三种算法实现盲信道估计,其中线性方程算法,由于存在误差传播,因此估计误差大,同时线性方程算法要求信道阶数精确估计。单周期功率谱算法与双周期功率谱算法不受信道阶数过估计和误差传播的影响,有较高的信道估计精度。由于双周期功率谱算法使用了更多的信息量,比单周期功率谱算法有更高的信道估计精度;论文还设计了判决反馈均衡器,实现了不等长分块编码的OFDM信道均衡。 论文研究空时编码的OFDM(ST-OFDM)盲信道估计,提出一种新的恒模复调制、单天线接收实现ST-OFDM盲信道估计的算法。论文建立“两发一收”的ST-OFDM系统模型;利用空时编码的特点,对发射信号采用恒模复调制,使发射信号具有周期相关特性,因此接收端可将各子信道分开进行估计;最后利用循环前缀给出子空间算法,实现盲信道估计。恒模复调制不会增大OFDM系统的功率峰均比(PAPR)。算法不需要对OFDM信号进行冗余预编码,不会降低系统码率。同时算法采用单天线接收就可实现盲信道估计,不需要改变接收机的结构。算法不受信道阶数过估计的影响。但如有信道零点在OFDM子载波频率点上,算法不能成立,因此受信道零点位置的限制。算法要求输入信号的共轭相关特性不为0。 论文研究时变信道的OFDM系统的信道估计,结合时变信道的谐波分解模型和线性时不变信道的OFDM盲信道估计算法,实现了时变信道OFDM系统盲信道估计。论文采用谐波分解模型来表示时变信道,建立时变信道模型;建立时变信道OFDM模型,将一个SISO时变信道的OFDM系统,等价为一个线性时不变信道的多输入单输出的OFDM(MISO-OFDM)系统;利用时变信道的谐波函数作为调制信号使MISO-OFDM信号具有的周期相关特性,分离各子信道的估计;利用循环前缀给出子空间算法,实现盲信道估计。算法不需要对发射信号进行调制或冗余编码,单天线接收实现了MISO-OFDM的盲信道估计,因此不需要改变接收机和发射机的结构。算法不受信道阶数过估计的影响,但如有信道零点在OFDM子载波频率点上,算法不能成立。
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