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由于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统具有的频谱利用率高、抗多径等优点而广泛的应用于无线高速宽带通讯网络。准确、实时的信道估计是OFDM系统实现解调、均衡等的基础,直接关系到OFDM系统的传输效率和网络性能。采用OFDM技术的终端在移动的情形下,无线信号产生了时间选择性衰落。特别是近几年来的高速交通工具的快速发展,多普勒扩展会产生严重的子载波之间的干扰(ICI),信道冲激响应在时域呈现随机的快速变化。因此如何提高快变信道的估计性能是非常有研究意义和应用前景。本论文在分析了前人研究工作的基础上,围绕着快变衰落信道的特征提出提高信道估计性能的改进算法和适合工程中应用的降低算法复杂性的算法。主要的研究成果如下:
1)针对频分复用导频的OFDM系统,提出了一种基于复指数基扩展模型(CE-BEM)信道估计的改进算法。该算法引入了“基线倾斜法”,抑制了CE-BEM模型误差。推导了OFDM符号区间的基线斜率的LS算法。在频分复用导频模型的基础上推导了LMMSE和LS的改进算法。仿真结果表明,在较高的多普勒扩展的情况下,该算法对信道估计MSE有较大幅度的改进。
2)针对时分复用导频的OFDM系统,提出了抑制CE-BEM模型误差的信道估计改进算法。推导了OFDM符号区间的基线斜率的LS算法和LMMSE算法。在时分复用导频模型的基础上推导了LMMSE和LS的改进新算法。仿真结果表明,在较高的多普勒扩展的情况下,新算法对信道估计MSE有较大幅度的改进。
3)提出了一种自适应的信道估计器原理和实现方法。自适应算法将信道估计和多普勒估计算法结合,形成了具有一定的自适应能力的闭环控制系统,并从中提出了一种适合于快变信道的计算复杂度低的多普勒估计算法。实验表明该算法对加性白噪声不敏感。
4)针对自适应信道估计器中多普勒扩展导致的ICI干扰的问题,本文提出联合基于BEM模型的联合多OFDM符号和基于判决反馈迭代算法的结合的改进算法。该算法在高信噪比时,能有效地抑制了ICI大部分的干扰。从而较大幅度的提高了信道估计MSE性能。同时由于其判决反馈的结构特征,使得估计器具有一定的自适应性。
5)针对自适应信道估计器中的判决反馈迭代算法中ICI干扰计算部分,利用ICI干扰的主要成分来自邻近的若干个子载波的特性,提出了一种降低复杂度的简易工程实现算法。仿真结果表明,信道估计性能在有较少的损失的条件下,计算的复杂性有较大幅度的降低。