【正文】 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)。 經(jīng)過(guò)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(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)等 通信領(lǐng)域。 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。 基于 OFDM 技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)的信道估計(jì)的研究 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 .................................................................... 2 2 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) ..................................................................... 7 3 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)...................................................17 線性最小均方誤差 (LMMSE)算法 .........................................18 基于 DFT 變換的信道估計(jì) ....................................................19 性能比較與分析 ...............................................................................21 4 改進(jìn)的 DFT 算法及其性能仿真 ................................................................23 算法簡(jiǎn)介 ..........................................................................................23 性能仿真 ..........................................................................................25 5 結(jié)論與展望 ................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。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(kāi)始重視這一技術(shù)。例如 1999年到 20xx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)錯(cuò)誤 !未找到引用源。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)。 。 第三章是本文的重點(diǎn)。 2 OFDM 系統(tǒng)簡(jiǎn)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)。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。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。表 21對(duì)其做了詳細(xì)比較。 。 ()st 的實(shí)部和虛部分別和 OFDM符號(hào)的同相 (Inphase)和正交 (Quadraturephase)分量相對(duì)應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用中可分別用cos 和 sin 代替，這樣便構(gòu)成了合成的正交頻分復(fù)用信號(hào)。串 /并轉(zhuǎn)換主要是將串行傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成并行傳輸?shù)亩嗦返退僮訑?shù)據(jù)流，從而延長(zhǎng)符號(hào)周期，將快衰落 信道轉(zhuǎn)換成平坦衰落信道，減小符號(hào)間干擾。在接收端，采取相反的措施，理論上便可完全恢復(fù)出原始信號(hào)。 (3)通過(guò)編碼技術(shù)可以解決系統(tǒng)的隨機(jī)錯(cuò)誤，交織技術(shù)可解決突發(fā)錯(cuò)誤，OFDM 系統(tǒng)通過(guò)編碼與交織，能很好地提高系統(tǒng)的誤碼性能。 (2)對(duì)頻率偏移敏感。頻分多址，時(shí)分多址，碼分多址等在配合正交頻分復(fù)用技術(shù)使用時(shí)，更應(yīng)注意對(duì)定時(shí)同步與頻偏的控制。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，必須同時(shí)考慮以上兩個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楣烙?jì)器性能優(yōu)良與否與導(dǎo)頻圖案的排列方式息息相關(guān)。 降低峰值平均功率比 (PAPR) 在時(shí)域中，正交頻分復(fù)用信號(hào)是 N 路子載波信號(hào)的疊加。 。 9 3 OFDM 信道估計(jì)及其性能仿真 信道估計(jì)概述 所謂信道估計(jì)，就是描述物理信道對(duì)輸入信號(hào)的影響而進(jìn)行定性研究的過(guò)程，換句話說(shuō)，信道估計(jì)就是估計(jì)發(fā)送天線到接收天線之間的無(wú)線信道的頻率響應(yīng) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。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。在發(fā)送端信號(hào)的某些比特位上插入合適長(zhǎng)度的導(dǎo)頻信息，在接收端根據(jù)這些導(dǎo)頻信息，按照某種估計(jì)準(zhǔn)則對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)。不需要在信息的 比特位上插入導(dǎo)頻信息，只需在接收端通過(guò)信息提取技術(shù)來(lái)獲得信道的估計(jì)值。其優(yōu)勢(shì)不如導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)，但彌補(bǔ)了盲信道估計(jì)的不足。通過(guò)信道估計(jì)算法，可以得到發(fā)送端與接收端無(wú)線信道的沖激響應(yīng)，使信道誤差最小化，最大程度保證原始信息無(wú)失真?zhèn)鬏敗? 表 31 給出了四種信道模型的參數(shù)對(duì)比情況。 表 32 MATLAB 環(huán)境下的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 仿真參數(shù) 數(shù)值 信 號(hào)長(zhǎng)度 (bit) 200 取樣間隔 (ns) 持續(xù)時(shí)間 (ns) 碼元周期 (ns) 22 信噪比 (dB) 5 訓(xùn)練序列長(zhǎng)度 (bit) 37 12 結(jié)合表 31，表 32 對(duì) OFDM四種信道特性的沖激響應(yīng)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖 所示。結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，硬件電路實(shí)現(xiàn)困難；數(shù)量太大，系統(tǒng)效率會(huì)降低。梳狀導(dǎo)頻是在相同頻率、不同時(shí)間內(nèi)插入數(shù)比特導(dǎo)頻符號(hào)，并和信息一 同傳輸，其特點(diǎn)是具有更高的傳輸效率，適合于快衰落信道下的信道估計(jì)；塊狀導(dǎo)頻是在同一時(shí)間、不同頻率內(nèi)插入數(shù)比特導(dǎo)頻符號(hào)，由于頻點(diǎn)的不同，頻率選擇性衰落信道對(duì)這種導(dǎo)頻的設(shè)計(jì)方案不敏感，一般用于 LS、 MMSE算法 錯(cuò)誤 !未找到引用源。化簡(jiǎn)后得到： max1fcN f?? ? (31) 其中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。? ?12t S dNT f? ，即： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 cspilot ftNNN NN????? ???????? (33) 其中 sN 是一幀所包含的正交頻分復(fù)用符號(hào)個(gè)數(shù) , cN 是子載波數(shù)。 復(fù)雜度最低，主要用于低數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)中，它是 OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法的基礎(chǔ)。 經(jīng)過(guò) M 點(diǎn)取樣，可得如下 矩陣方程： Y Xh N?? (35) 其中 011..MXXXX ?????????????????? 011..MYYYY ?????????????????? 011..MNNNN ?????????????????? (36) 最小平方 估計(jì)算法的代價(jià)函數(shù)可表示為： 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1? ? ?( ) [ ] [ ]? ? ? ? ? ?[ ] [ ] [ ] [ ] .. . [ ] [ ]TT T TN N N NP h Y X h Y X hY X h Y X h Y X h Y X h Y X h Y X h? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (37) 將上式中每一項(xiàng)按維數(shù)展開(kāi)，且 00 , 0 0 , 1 0 , 1,01 , 0 1 , 1 1 , 1,1 11 , 0 1 , 1 1 , 1,11?( ) ( ) . . ( )?( ) ( ) . . ( ). . . .. , .. . . .. .( ) ( ) . . ( ) ?i i iMiMiiiq q q MiMMhX i X i X iYX i X i X iY hY X hX i X i X iY h??? ? ? ?????????????????????? ? ??????????????????? ?? ???? (38) 16 可以得到 1 20 1 1, , 0 , 1 , 10? ? ? ? ?[ ] [ ] [ ( ( ) ( ) ( ) . . . 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