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导频辅助的块传输(PABT-PilotAssistedBlockTransmission)是一种宽带无线通信数据传输方式,它将数据符号分组组成块进行传送,并在各块中放置一定量的导频符号,接收机根据每个块中的导频符号完成对信道的实时估计,再根据估计得到的信道信息完成对块中的数据符号的检测。在无线广播、移动通信、无线网络等现代宽带通信系统中,传输信道是时变和多径的,采用PABT技术是一种合理的选择,对PABT通信系统进行研究具有重要的理论和实际意义。本文总结概括了PABT的信号结构,对其中的关键技术做了研究,同时也研究了PABT信号结构的两类系统:导频数据时分的PABT系统、导频数据频分的PABT系统。
本文的主要内容包括:
1.总结概括了PABT的信号结构,由此出发得到多种PABT信号格式。信号格式分为导频和数据时分、导频和数据频分两大类。导频和数据时分的信号格式包含四种更基本的信号格式:“PN导频+单载波数据”、“PN导频+OFDM数据”、“OFDM导频+单载波数据”、“OFDM导频+OFDM数据”。导频和数据频分的信号格式即传统的频域插入导频的OFDM系统信号格式。上述信号格式按照保护间隔(循环前缀、补零后缀等)形式不同可进一步细分。这些格式不但涵盖了现有宽带系统,也包含目前所没有开展研究的新信号格式。归纳了PABT接收机关键技术:信道估计、均衡检测、迭代干扰消除以及提高梳状导频OFDM系统保护间隔利用效率的技术。
2.总结研究了现有各种信道估计方式,信道估计过程分为信道估计预处理、信道估计、信道估计后处理三步。研究了两种信道时域冲激响应估计算法:滑动相关算法和循环相关算法,以及两种信道频响估计算法:剪切相加频域信道估计算法和补零频域信道估计算法。提出了一种新的基于伪噪声(PN-PseudoNoise)序列循环相关的信道估计算法,与现有算法性能相近但复杂度低。提出了一种新的信道估计后处理算法,它的思想为只保留信道估值中集中了绝大多数能量的若干强径响应,其余径视为噪声并置零,从而提高了信道估计性能,且无现有算法的“平台效应”。
3.总结了循环前缀、补零后缀的块传输的时域均衡和频域均衡,论证了时域块均衡与频域块均衡的等效性。研究分析了补零后缀的块传输的两种频域最小均方误差(MMSE-MinimumMeanSquareError)均衡算法:直接频域处理和剪切相加频域处理算法。并研究了两种频域算法的简化近似MMSE均衡算法。简化算法的复杂度大大低于严格MMSE算法,在约束长度7,[171133],1/2速率卷积码和随机交织情况下比严格MMSE算法的性能损失只有0.1dB左右。
4.对于导频和数据时分的PABT系统,研究了导频和数据时分且无保护间隔的PABT系统中的迭代干扰消除技术,提出了一种固定导频符号的简化干扰消除算法。将迭代干扰消除算法成功用于新型无保护间隔“OFDM导频+OFDM数据块”、“OFDM导频+单载波数据块”数据块传输系统。仿真验证它们能够工作在高速移动宽带通信的环境下(800MHz频段,移动速度130km/h,多普勒频率100Hz),在信道冲激响应较短时(例如DVB-T便携接收信道),误码性能可逼近带保护间隔的参照系统,同时具有更高的数据传输率。
5.对于导频和数据频分的PABT系统,本文提出了一种比现有“循环前缀OFDM”(CP-OFDM)系统拥有更高导频功率效率的导频后缀OFDM系统(PP-OFDM-PilotPostfixingOFDM)。而现有补零后缀OFDM(ZP-OFDM-ZeroPaddingOFDM)为PP-OFDM的特例。对PP-OFDM的导频功率最优分配进行了详细研究,并得到了最优分配解析解。由于PP-OFDM导频功率效率更高,信道估计性能更好,在1/4保护间隔条件下系统误码性能比传统CP-OFDM提高约1dB。