【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于OFDM技術(shù)的無線通信系統(tǒng)的信道估計(jì)的研究畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 目 錄1緒論 1 研究內(nèi)容及背景意義 1 本論文所做的主要工作 22 OFDM系統(tǒng)簡介 3 單載波通信與多載波通信 3 OFDM基本原理 5 OFDM的優(yōu)缺點(diǎn) 6 OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 73 OFDM信道估計(jì)及其性能仿真 9 信道估計(jì)概述 9 信道估計(jì)的目的 10 OFDM信道特性 10 信道估計(jì)方法 13 插入導(dǎo)頻法信道估計(jì) 13 最小平方(LS)算法 14 最小均方誤差估計(jì)(MMSE) 16 線性最小均方誤差(LMMSE)算法 18 基于DFT變換的信道估計(jì) 19 204 改進(jìn)的DFT算法及其性能仿真 23 算法簡介 23 性能仿真 245 結(jié)論與展望 30參考文獻(xiàn) 31答 謝 321 緒論 研究內(nèi)容及背景意義近30年來，移動(dòng)通信領(lǐng)域經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，窄帶到寬帶，低數(shù)據(jù)傳輸速率到高數(shù)據(jù)傳輸速率的演變。第一代(1G:AMPS、TACS)和第二代(2G:GSM、IS95CDMA)移動(dòng)通信只能提供語音業(yè)務(wù)或部分低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為了實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，高清視頻點(diǎn)播等超寬帶，高數(shù)據(jù)傳輸速率業(yè)務(wù)，人們相繼提出第三代(3G:CDMA2000、WCDMA、TDSCDMA)和第四代(4G：LTE TDD、LTE FDD)移動(dòng)通信，而其中的關(guān)鍵技術(shù)之一——正交頻分復(fù)用(OFDM)成為研究熱點(diǎn)。OFDM技術(shù)的提出可以追溯到上世紀(jì)60年代，但由于當(dāng)時(shí)大規(guī)模集成電路的限制，OFDM并未得到重視。直到1982年，Weinstei和Ebert提出基于離散傅里葉變換(DFT)的OFDM基帶調(diào)制，才使得人們開始重視這一技術(shù)。1990年，Peled和Ruiz提出的循環(huán)前綴(Cyclic Prefix,CP)，解決了信道正交性問題。加之高速DSP技術(shù)，自適應(yīng)技術(shù)，軟件無線電技術(shù)的日益成熟，如何將OFDM技術(shù)應(yīng)用到無線通信系統(tǒng)，成為人們亟待解決的問題。經(jīng)過多年的發(fā)展，OFDM技術(shù)已成功應(yīng)用到數(shù)字音頻廣播(DAB),數(shù)字視頻廣播(DVB)，高清電視(HDTV)，視頻點(diǎn)播(VOD)，無線局域網(wǎng)(WLAN)等通信領(lǐng)域。例如1999年到2002年期間，清華大學(xué)成功研發(fā)出DMBT數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)；歐共體研發(fā)的數(shù)字視頻地面廣播 (DVBT)Error! Reference source not found.。在移動(dòng)通信中，無線信道往往受到高層建筑物，河流，森林，山脈等的影響而呈現(xiàn)多徑特性。為了更好地適應(yīng)信道傳輸，發(fā)送端通常采用調(diào)制技術(shù)；相應(yīng)地，接收端要獲得原始信息，必須對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)一般分為非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩大類，非相干解調(diào)適用于低速傳輸?shù)南到y(tǒng)，對(duì)于多進(jìn)制調(diào)制的高速傳輸系統(tǒng)，大多數(shù)采用相干解調(diào)技術(shù)。因此，為使接收端獲得與發(fā)送端完全同頻同相的載波信息，必須對(duì)信道進(jìn)行估計(jì),以對(duì)抗碼間干擾和多徑衰落。對(duì)于OFDM系統(tǒng)，信道估計(jì)的任務(wù)就是，根據(jù)接收到的已失真的、疊加了AWGN的信息序列來準(zhǔn)確估計(jì)出信道的頻域傳輸特性，換句話說，就是估計(jì)OFDM各正交子信道的頻率響應(yīng)值。因此，研究信道估計(jì)技術(shù)意義重大Error! Reference source not found.。 本論文所做的主要工作本文基于OFDM系統(tǒng)原理，以O(shè)FDM信道估計(jì)算法為研究對(duì)象，對(duì)比分析了快衰落環(huán)境下各種估計(jì)算法的誤碼率和均方誤差，隨后提出一種估計(jì)性能優(yōu)良的改進(jìn)算法，并仿真了改進(jìn)算法在抵抗碼間干擾、多徑衰落的優(yōu)越性。第一章以移動(dòng)通信的演變?yōu)楸尘?，介紹了OFDM技術(shù)的提出、發(fā)展歷程和在民用通信中的應(yīng)用，然后根據(jù)無線信道環(huán)境引出信道估計(jì)的概念。第二章簡要介紹了快衰落信道下OFDM系統(tǒng)組成原理，包括串/并轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)調(diào)制，離散傅里葉變換，循環(huán)前綴等內(nèi)容，然后介紹了OFDM系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)。第三章是本文的重點(diǎn)。首先簡要介紹了信道估計(jì)的分類和目的；然后介紹了快衰落下的四種信道模型，并對(duì)四種模型的沖擊響應(yīng)進(jìn)行了仿真，以觀察各信道的時(shí)延擴(kuò)展，并為后面估計(jì)算法的性能仿真做準(zhǔn)備；之后重點(diǎn)分析了基于LS算法、MMSE算法、LMMSE算法以及基于DFT算法的信道估計(jì)原理，進(jìn)行了大量公式推導(dǎo)，并總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)；最后在不同信道環(huán)境，不同子載波數(shù)下用MATLAB對(duì)各算法的誤碼率和均方誤差進(jìn)行了仿真，總結(jié)各算法估計(jì)性能。第四章在第三章的基礎(chǔ)上提出基于DFT的信道估計(jì)改進(jìn)算法，并仿真分析改進(jìn)算法較傳統(tǒng)算法在減小誤碼率和均方誤差上的優(yōu)越性。第五章是本文的總結(jié)與展望。2 OFDM系統(tǒng)簡介 單載波通信與多載波通信單載波通信系統(tǒng)就是用信息調(diào)制單一載波，接收端采用與發(fā)射端相同的載波進(jìn)行解調(diào)的通信系統(tǒng)。，其中是匹配濾波器，用以濾除帶外噪聲。第一代蜂窩移動(dòng)通信(1G)與第二代蜂窩移動(dòng)通信(2G)主要采用這種系統(tǒng)，因?yàn)?G和2G的數(shù)據(jù)傳輸速率不高，通過合適的均衡算法便能夠很好地解決多徑衰落引起的符號(hào)間干擾(ISI)。但是，使用單載波系統(tǒng)傳輸高速的寬帶業(yè)務(wù)，均衡算法中抽頭系數(shù)大，訓(xùn)練序列多，這使得算法非常復(fù)雜，收斂速度也變得緩慢，因此必然會(huì)存在由于時(shí)延擴(kuò)展而造成的碼間干擾。另外，當(dāng)信道的相關(guān)帶寬小于信號(hào)帶寬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落現(xiàn)象，導(dǎo)致通信的可靠性降低。因此，人們必須提出更好的通信系統(tǒng)模型，來適應(yīng)高速數(shù)據(jù)通信，多載波通信技術(shù)便是在這種背景下受到人們重視的。 單載波通信原理框圖多載波通信的基本思想是：在頻域上將信道劃分成M個(gè)相互獨(dú)立的子信道，這樣每個(gè)子信道的頻譜特性都具有平坦或準(zhǔn)平坦衰落特性，然后使用這些子信道傳輸信號(hào)并在接收機(jī)中予以合并，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻率分集Error! Reference source not found.。與單載波系統(tǒng)相比，多載波系統(tǒng)具有的明顯優(yōu)勢(shì)是，能夠很好地對(duì)抗頻率選擇性衰落。當(dāng)M很大時(shí)，每個(gè)子信道都可看做是無ISI的子信道，在接收端，可以采用低復(fù)雜度的信號(hào)處理算法實(shí)現(xiàn)無ISI的信息傳輸。 多載波調(diào)制原理方框圖單載波與多載波存著在諸多不同的系統(tǒng)參數(shù)，如符號(hào)時(shí)間，總頻帶寬度等。表21對(duì)其做了詳細(xì)比較。其中M代表子載波數(shù)，為正交頻分復(fù)用碼元周期。這里假設(shè)OFDM系統(tǒng)的保護(hù)帶寬。表21 單載波和多載波系統(tǒng)參數(shù)比較 傳輸方式系統(tǒng)參數(shù)單載波多載波符號(hào)時(shí)間速率總頻帶寬度ISI敏感度敏感較不敏感 OFDM基本原理OFDM屬于多載波調(diào)制方案之一，它的基本原理是：將高速傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成若干個(gè)并行傳輸?shù)牡退僮訑?shù)據(jù)流，然后用這些子數(shù)據(jù)流去調(diào)制相互正交的子載波，從而構(gòu)成多個(gè)低速比特流并行傳輸?shù)南到y(tǒng)Error! Ref