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近年来,随着短距离高速数据业务需求的不断增长,超宽带技术凭借其高传输速率和低发射功率受到了越来越广泛的关注。正交频分复用技术由于其频谱利用率高、对抗符号间干扰能力强等特点,被认为是未来通信系统的主流技术之一。基于正交频分复用技术的超宽带系统(OFDM-UWB)作为一种实现高速率短距离无线通信的有效途径,逐渐成为研究的热点。在OFDM-UWB系统中,信道估计作为相干接收机的关键技术,其对信道系数估计的准确程度对系统性能有很大影响,因此,对OFDM-UWB系统信道估计的研究是很有必要的。
首先,本文介绍UWB技术与OFDM技术的技术背景以及各自的特点,针对系统物理层使用的OFDM技术,对其涉及的关键技术进行了阐述,给出了OFDM-UWB系统的物理层方案并详细比较了几种UWB信道模型。
其次,本文对OFDM-UWB系统信道估计模块的任务——精定时、精频偏估计以及信道系数估计进行了研究。分析了定时误差和载波频偏对系统性能的影响,在传统的定时算法和频偏估计算法的基础上,根据信道模型的特点设计了适用于OFDM-UWB系统的精定时方案,分析了精频偏估计算法。在信道系数估计部分,针对本系统的导频结构,对传统的最小二乘算法,最小均方误差算法以及基于DFT变换域的信道估计算法进行了比较和分析,并根据信道估计序列和信道模型的特点提出了一种适用于OFDM—UWB系统的信道系数估计方法。仿真表明,该算法相对于最小二乘算法和传统的DFT变换域算法更适合OFDM-UWB系统。
最后,综合考虑系统资源占用和延迟等因素后,确定了信道估计模块的实现方案,给出了频偏补偿、精定时以及信道系数估计模块的实现流程,并在先前介绍的算法的基础上对其中一些细节进行了改进使之更适合于硬件实现。