OFDM系统中基于导频的信道估计算法研究

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正交频分复用OFDM技术,是近年来受到人们广泛关注的一种调制技术,在高速无线数据传输领域有很大的应用前景。它将高速的数据流分解成许多低速率子数据流,将相互正交且重叠的多个子载波同时进行传播。它的主要优点是抗符号间干扰能力强,频带利用率高,能有效地对抗多径衰落。而信道估计是无线移动OFDM系统中的一项关键技术,估计性能的好坏直接影响到无线OFDM系统的性能。本文主要研究了无线移动OFDM系统中的基于导频辅助的信道估计方法。在参考相关文献的基础上,论文研讨了基于导频的信道估计,分析总结了不同的基于导频的信道估计算法,包括最小二乘(LS)、最小均方误差(MMSE)、线性最小均方误差(LMMSE)和奇异值分解(SVD)信道估计算法。分析研究了基于梳状导频结构下的几种内插算法,其中包括线性插值、高斯内插、三次样条内插、变换域插值等。经Matlab仿真发现:LMMSE算法与SVD-LMMSE算法性能相当,二者能在复杂度与精度之间取得良好的折衷;另外,在存在多普勒频偏的情况下,固定阶数的内插方法对相干带宽都非常敏感,当频率间隔增大到一定程度时,它们的估计性能恶化得很快,而基于DFT的内插方法的误比特率变化很小,该算法能体现出很好的性能。论文还对快衰落信道下的信道估计做了重点研究和探讨,具体内容如下:1.针对变换域的插值方法能很好适应快衰落信道的特点,本文探讨了基于FFT的变换域插值算法,并通过加矩形窗的方式对基于FFT的变换域插值算法进行了改进。仿真结果表明,改进后的方法适应性更强,性能更加优越。2.针对快衰落信道中导频等间隔分布的缺陷,本文给出了一种导频非等间隔分布结构,并在两种导频分布结构的基础上,分别用LS算法、LMMSE算法和基于SVD的LMMSE算法进行了性能仿真和分析。仿真结果发现:在终端移动速度较快的快衰落信道中,导频非等间隔分布结构在性能上要优于等间隔分布结构;另外,与LS算法和LMMSE算法相比,基于SVD的LMMSE算法更适宜应用在本文的导频非等间隔分布结构中,它在计算复杂度不高的前提下,性能优于LS算法,而趋近于LMMSE算法。
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