【正文】 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)校可以采用影印、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?jī)?nèi)容。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。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 目 錄1緒論 1 研究?jī)?nèi)容及背景意義 1 本論文所做的主要工作 22 OFDM系統(tǒng)簡(jiǎn)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(jiǎn)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?jī)?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。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。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。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。第二章簡(jiǎn)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)。第五章是本文的總結(jié)與展望。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。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。其中M代表子載波數(shù)，為正交頻分復(fù)用碼元周期。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用等效基帶信號(hào)來描述OFDM輸出信號(hào)，具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式見式(21)。，主要采用了離散傅里葉變換算法。用循環(huán)前綴來填充保護(hù)間隔，只要保護(hù)間隔長(zhǎng)度大于信道的最大時(shí)延擴(kuò)展，信道便仍然正交，這樣便可進(jìn)一步降低ISI和ICI的影響。OFDM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)由于DSP技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM系統(tǒng)中各子信道的正交調(diào)制和解調(diào)可通過快速傅里葉變換(FFT)和逆變換(IFFT)來實(shí)現(xiàn)，從而大大降低了算法復(fù)雜度，且信息的實(shí)時(shí)處理更快更可靠。OFDM技術(shù)的缺點(diǎn)主要有：(1)存在一定概率的PAPR。 OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)OFDM之所以是優(yōu)秀的多載波調(diào)制方案，其原因不只是以上諸多優(yōu)點(diǎn)，還與如下關(guān)鍵技術(shù)有關(guān) 。在下行鏈路中，基站通過廣播控制信道(BCCH)向各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送同步信號(hào)；在上行鏈路中，為保證各信道的正交性，到達(dá)基站的各移動(dòng)臺(tái)信號(hào)也必須保持同步。信道編碼通常采用卷積嗎，編碼效率,以對(duì)抗快衰落信道中的隨機(jī)錯(cuò)誤；對(duì)于突發(fā)差錯(cuò)，一般采用交織深度為20的交織編碼。盡管N路信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)峰值是低概率事件，但為了滿足接收端信號(hào)的完好無損，發(fā)送端要求高功率放大器(HPA)具有很大的線性范圍，這將降低發(fā)射機(jī)的工作效率。因此，設(shè)計(jì)好的信道估計(jì)器是OFDM系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié)。對(duì)于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，信道在時(shí)域存在時(shí)間選擇性衰落特性，在頻域存在頻率選擇性衰落特性，而系統(tǒng)又必須適應(yīng)突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此，信道估計(jì)仍是目前學(xué)術(shù)界較難攻克的難題之一。該估計(jì)優(yōu)點(diǎn)是算法復(fù)雜度不高，估計(jì)性能優(yōu)良。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)頻譜利用率高，而缺點(diǎn)是需要接收到足夠多的數(shù)據(jù)才能得到可靠估計(jì)值，因而運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，信號(hào)實(shí)時(shí)處理性差，這就阻礙了它在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。工程中使用較多的是導(dǎo)頻符號(hào)輔助調(diào)制(Pilot Symbol Assisted Modulation,PSAM)信道估計(jì)方法，其所用的數(shù)學(xué)模型合理，理論成熟，算法復(fù)雜度較低，估計(jì)性能優(yōu)良。 OFDM信道特性一般地，研究無線通信系統(tǒng)的信道特性時(shí)，通常是基于收發(fā)信機(jī)之間否存在視距分量。表31 OFDM信道參數(shù)信道模型CM1CM2CM3CM410dB多徑數(shù)總能量85%多徑數(shù)平均附加時(shí)延信道能量平均值/dB4554延擴(kuò)展/ns671423信道能量標(biāo)準(zhǔn)差/dB其中參數(shù)的含義如下：指簇到達(dá)速率，指簇功率衰減因子，指簇與簇內(nèi)多徑幅度在對(duì)數(shù)正態(tài)分布下標(biāo)準(zhǔn)差，指多徑功率衰減因子。導(dǎo)頻信號(hào)不能任意選擇，而是要根據(jù)具體環(huán)境選擇導(dǎo)頻的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。常見的插入方式有梳狀導(dǎo)頻和塊狀導(dǎo)頻，前者對(duì)應(yīng)于瑞利衰落信道，后者對(duì)應(yīng)于慢衰落信道?；?jiǎn)后得到： (31)其中是頻率方向上的最小間隔，是最大時(shí)延擴(kuò)展，是歸一化的子載波間隔。該估計(jì)由于算法復(fù)雜度較低，估計(jì)性能優(yōu)良而被廣泛采用。下面要做的工作就是根據(jù)Y對(duì)信道的沖激響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)。 最小均方誤差估計(jì)(MMSE)相比于LS算法，基于最小均方誤差準(zhǔn)則Error! Reference source not 。LS估計(jì)在導(dǎo)頻處的表達(dá)式為： (321)P為導(dǎo)頻信息的位置，在式(321)中，噪聲分量均值為零，其協(xié)方差矩陣為： (322)分別為噪聲方差和導(dǎo)頻信號(hào)功率，是K階單位矩陣?；贒FT的信道估計(jì)算法的基本思想是：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行LS估計(jì)，然后將頻域經(jīng)快速傅里葉逆變換轉(zhuǎn)換到時(shí)域，使信道能量集中在相對(duì)較少的采樣點(diǎn)上，之后進(jìn)行補(bǔ)零操作來降低AWGN對(duì)信號(hào)的影響，最后經(jīng)快速傅里葉變換將時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，從而估計(jì)信道的沖激響應(yīng)。由于DSP技術(shù)日益成熟，基于DFT信道估計(jì)算法的實(shí)現(xiàn)非常容易。相對(duì)來說，LMMSE的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，誤碼率和均方誤差均滿足現(xiàn)代通信的要求。表34對(duì)64子載波與128子載波下誤碼率和均方誤差做了比較，可以得出，對(duì)于同一算法，子載波數(shù)越多，各算法的估計(jì)性能越差，這也說明子載波之間相互影響越大。接著在時(shí)域?qū)π盘?hào)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)零操作，使信號(hào)長(zhǎng)度達(dá)到N維，之后去窗，得到： (44) (45) (46)最后將轉(zhuǎn)換到頻域，得到改進(jìn)算法的信號(hào)估計(jì)H： (47) 性能仿真在SV模型的四種信道環(huán)境中，分別在64子載波數(shù)，128子載波數(shù)條件下，用MATLAB對(duì)改進(jìn)算法的估計(jì)性能進(jìn)行仿真分析。相同誤碼率下，改進(jìn)算法的SNR較DFT算法有4dB的提升，；同樣，相同誤碼率下，較LS算法有8dB的提升。clear all。 else d(i)=1。 for m=1:2