【正文】 ..............................................................................16 本章小結(jié)........................................................................................................16第三章 一種基于門(mén)限判決的 LS 估計(jì)算法 OFDM 導(dǎo)頻方式 ............................................................................................18 估計(jì)算法........................................................................................................19 LS 算法 ................................................................................................20 MMSE 算法和 LMMSE 算法 ............................................................21 SVD 算法 ............................................................................................22 基于門(mén)限判決的 LS 估計(jì)算法 .....................................................................23 理論依據(jù)..............................................................................................23 算法改進(jìn)..............................................................................................25 仿真及分析....................................................................................................27 本章小結(jié)........................................................................................................27第四章 一種三次 hermite 插值算法 常見(jiàn)的插值算法.............................................................................................30 線性插值...............................................................................................31 高斯插值...............................................................................................31 DFT 插值 ..............................................................................................32 三次樣條插值算法..............................................................................32 三次 hermite 插值算法 ..................................................................................33 算法的設(shè)計(jì)..........................................................................................33 算法的應(yīng)用..........................................................................................36 仿真及分析.....................................................................................................39 最佳導(dǎo)頻距離.......................................................................................42 多普勒頻移對(duì)誤碼率的影響...............................................................43 多徑效應(yīng)對(duì)誤碼率的影響...................................................................44 本章小結(jié)........................................................................................................45結(jié)束語(yǔ)........................................................................................................................46參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................47致 謝........................................................................................................................51附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 .....................................................52第一章 緒論 OFDM 信道估計(jì)的研究背景及意義正交頻分復(fù)用作為第四代（4G）無(wú)線通信系統(tǒng)的主要技術(shù)在高速無(wú)線傳輸中具有許多優(yōu)勢(shì)，OFDM 是一種利用多載波并行傳播數(shù)據(jù)的技術(shù) [12]，近年來(lái) OFDM 技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)學(xué)者的關(guān)注，此技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)若干個(gè)互相正交的子載波將高速的數(shù)據(jù)變成低速的數(shù)據(jù)，然后在進(jìn)行傳輸，根據(jù)子載波間的互相正交性，發(fā)送端的信號(hào)可以無(wú)干擾的還原，而且 OFDM 技術(shù)由于子載波之間是互相正交重疊的，所以這就大大節(jié)約了帶寬，提高了頻譜的利用率。本文的主要研究工作如下：（1）針對(duì) OFDM 信道的特點(diǎn)，建立了無(wú)線信道的數(shù)學(xué)模型。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 Technology) 2022A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster of EngineeringinCommunication and information systemin Changsha University of Science amp。本學(xué)位論文屬于保密□，在 ______年解密后適用本授權(quán)書(shū)。（3）針對(duì)已有的插值算法誤碼率高的問(wèn)題，提出了 hermite 插值，此算法，通過(guò)相鄰兩個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)的信道響應(yīng)及信道響應(yīng)的一階導(dǎo)數(shù)，估計(jì)兩個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)間的數(shù)據(jù)子載波的信道響應(yīng)，進(jìn)行性能分析，此算法較線性插值、高斯插值和 DFT 插值在誤碼率上有一定的優(yōu)勢(shì)，相比三次樣條插值，誤碼率略高，但是計(jì)算復(fù)雜度較簡(jiǎn)單。但是實(shí)際在一幀時(shí)間內(nèi)信道不變，這種情況幾乎不存在，所以此時(shí)信道估計(jì)就比慢信道估計(jì)更加復(fù)雜，基于導(dǎo)頻插值的信道估計(jì)，在性能上具有一定的優(yōu)勢(shì)，其原理主要是在數(shù)據(jù)子載波中插入導(dǎo)頻，通過(guò)已知的導(dǎo)頻信號(hào)，對(duì)導(dǎo)頻子載波進(jìn)行 LS 算法、MMSE 算法和 SVD 算法等估計(jì)，再利用估算出的導(dǎo)頻子載波信道響應(yīng)用一定的插值算法估算出數(shù)據(jù)子載波的信道響應(yīng)，這里最常見(jiàn)的插值算法有線性插值，高斯插值，DFT 插值，三次樣條插值等。到了 90 年代，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)制訂了 OFDM 的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——DAB 標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)于 1997 年正式開(kāi)始投入到實(shí)際應(yīng)用中。在文獻(xiàn)[9]中何春龍，郝莉基于高斯插值提出了一種改進(jìn)的高斯插值算法，該算法通過(guò)對(duì)高斯插值進(jìn)行改進(jìn)，把原來(lái)由三個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)估算子載波信號(hào)，利用線性相關(guān)性，提升到四個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)估算子載波信號(hào)，在一定程度降低了誤碼率，但是效果不大，反而增加了計(jì)算復(fù)雜度。以上的導(dǎo)頻估計(jì)算法和插值算法有的性能好，但復(fù)雜度高；有的復(fù)雜度低，但性能差。 論文的研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排論文主要研究了無(wú)線信道模型，OFDM 的基本原理，并研究了導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，針對(duì) LS算法提出了基于門(mén)限判決的 LS 算法，然后針對(duì)各種常見(jiàn)的插值算法提出了三次hermite 插值算法，并對(duì)這些算法進(jìn)行了仿真。如果采用循環(huán)前綴（Cyclic Prefix，CP）作為保護(hù)間隔，設(shè)置保護(hù)間隔大于最大時(shí)延擴(kuò)展，那么多徑傳播產(chǎn)生的符號(hào)間干擾就可以被最大限度地消除。即當(dāng)一個(gè)子載波的頻譜達(dá)到峰值時(shí)，其他子載波的頻譜都為 0，這個(gè)特性能夠避免子信道之間的干擾。在保護(hù)間隔的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，不包含任何數(shù)據(jù)信息，但是由于信道的多徑傳輸，不可避免地會(huì)產(chǎn)生信道間干擾 [17]（interchannel interference ，ICI） ，這會(huì)破壞各個(gè)子載波之間的正交性，那么在接收端，原始的發(fā)送信號(hào)將不可能被恢復(fù)。 對(duì)一個(gè)多徑信道，其沖激響應(yīng)為： （）10(。大尺度衰落用路徑損耗來(lái)代表它的傳輸特性，它不僅反映了信號(hào)在傳播過(guò)程中的損耗，而且反映了無(wú)線信道的彌散損耗。例如當(dāng)發(fā)送端發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信道的多徑傳輸，到達(dá)接收端的卻是多個(gè)脈沖信號(hào)，它們的幅度和相位都在傳輸過(guò)程中發(fā)生了變化，并且到達(dá)接收端的時(shí)間也不一樣，這就產(chǎn)生了時(shí)間彌散性。從時(shí)域上來(lái)看，多普勒頻移與相干時(shí)間成反比例0(,)mf??關(guān)系，其表達(dá)式為： （）1()cmTf??相干時(shí)間 [22]是使信道保持不變的最大時(shí)間差范圍。第三章 一種基于門(mén)限判決的 LS 估計(jì)算法OFDM 系統(tǒng)的信道估計(jì)方法分為三類(lèi)：利用導(dǎo)頻的方法、盲估計(jì)方法和半盲估計(jì)方法 [23]。 由于在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，插入了導(dǎo)頻信號(hào)，這就在一定程度上浪費(fèi)了帶寬，帶寬開(kāi)銷(xiāo)可以表示為： gridcsN??（）因此，信噪比的損失為： （()piltV???） 由上面各式可以看出，隨著多普勒頻移和最大時(shí)延擴(kuò)展的增大，帶寬開(kāi)銷(xiāo)也就越大。LS 估計(jì)由于未考慮噪聲的干擾因素，所以誤碼率高，但是計(jì)算量小。21|()|HHnRX???MMSE 算法既考慮了噪聲的干擾，又運(yùn)用了矩陣計(jì)算，所以其信道估計(jì)的誤碼率較小。從圖中可以看出時(shí)域響應(yīng)的能量主要集中前面幾個(gè)采樣點(diǎn)，其他都是信道噪聲和無(wú)效徑造成的時(shí)域響應(yīng)。 （） 39。 仿真及分析為了對(duì)比 LS 估計(jì)算法與基于門(mén)限判決的 LS 估計(jì)算法的性能，本節(jié)采用塊狀導(dǎo)頻對(duì)這兩種算法的插值性能進(jìn)行仿真，仿真系統(tǒng)的各種參數(shù)如表 、表 所示：表 OFDM 系統(tǒng)的參數(shù) 參數(shù) 值FFT 長(zhǎng)度 128 載波數(shù) 100每個(gè)符號(hào)的 bit 數(shù) 2每個(gè)載波的符號(hào)數(shù) 12導(dǎo)頻間隔 7循環(huán)前綴長(zhǎng)度 8信道 瑞利信道多徑數(shù) 6 表 瑞利信道衰落參數(shù)信噪比 噪聲功率（ dB）0 04 28 412 616 820 120 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2001SNR/dB噪聲功率 真 實(shí) 噪 聲 功 率估 計(jì) 噪 聲 功 率圖 信道噪聲的估計(jì)仿真上圖是利用式（）對(duì)信道平均功率的估計(jì)仿真圖，從圖中可以清楚地看到利用式（）能夠準(zhǔn)確地估計(jì)信道的平均功率，在低信噪比的環(huán)境下，估計(jì)的平均功率誤差較大，隨著信噪比的增加，誤差逐漸減小?；谑釥顚?dǎo)頻 OFDM 信道估計(jì)的原理 [4143]是在頻域上等間隔地將所有子載波平均分成若干份，在每組子載波的前面插入導(dǎo)頻符號(hào)，先估計(jì)出