基于ofdm技术的无线通信系统的信道估计的研究本科论文.doc

基于 OFDM 技术的无线通信系统的信道估计的研究

目 录

1 绪论......................................................................................................................1

1.1 研究内容及背景意义..............................................................................1

1.2 本论文所做的主要工作..........................................................................2

2 OFDM 系统简介 .................................................................................................3

2.1 单载波通信与多载波通信......................................................................3

2.2 OFDM 基本原理 ......................................................................................5

2.3 OFDM 的优缺点 ......................................................................................6

3.4.1 插入导频法信道估计.................................................................13

3.4.2 最小平方(LS)算法 .....................................................................14

3.4.3 最小均方误差估计(MMSE) ......................................................16

3.4.4 线性最小均方误差(LMMSE)算法............................................18

3.4.5 基于 DFT 变换的信道估计 .......................................................19

3.5 性能比较与分析.....................................................................................20

4 改进的 DFT 算法及其性能仿真.....................................................................23

4.1 算法简介................................................................................................23

4.2 性能仿真................................................................................................24

5 结论与展望.......................................................................................................30

近 30 年来，移动通信领域经历了从模拟到数字，窄带到宽带，低数据

传输速率到高数据传输速率的演变。第一代(1G:AMPS、TACS)和第二代

(2G:GSM、IS-95CDMA)移动通信只能提供语音业务或部分低数据业务，为了

实现个人通信，移动互联网，高清视频点播等超宽带，高数据传输速率业务，

人们相继提出第三代(3G:CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)和第四代(4G：LTE TDD、

LTE FDD)移动通信，而其中的关键技术之一——正交频分复用(OFDM)成为研

究热点。

OFDM 技术的提出可以追溯到上世纪 60 年代，但由于当时大规模集成电

路的限制，OFDM 并未得到重视。直到 1982 年，Weinstei 和 Ebert 提出基于离

散傅里叶变换(DFT)的 OFDM 基带调制，才使得人们开始重视这一技术。1990

系统；欧共体研发的数字视频地面广播 (DVB-T)

Error! Reference source not found.

。

在移动通信中，无线信道往往受到高层建筑物，河流，森林，山脉等的

影响而呈现多径特性。为了更好地适应信道传输，发送端通常采用调制技术；

相应地，接收端要获得原始信息，必须对接收信号进行解调。解调一般分为

非相干解调和相干解调两大类，非相干解调适用于低速传输的系统，对于多

进制调制的高速传输系统，大多数采用相干解调技术。因此，为使接收端获

得与发送端完全同频同相的载波信息，必须对信道进行估计,以对抗码间干

扰和多径衰落。对于 OFDM 系统，信道估计的任务就是，根据接收到的已失

真的、叠加了 AWGN 的信息序列来准确估计出信道的频域传输特性，换句话

说，就是估计 OFDM 各正交子信道的频率响应值。因此，研究信道估计技术

数据调制，离散傅里叶变换，循环前缀等内容，然后介绍了 OFDM 系统的优

缺点及关键技术。

第三章是本文的重点。首先简要介绍了信道估计的分类和目的；然后介

绍了快衰落下的四种信道模型，并对四种模型的冲击响应进行了仿真，以观

察各信道的时延扩展，并为后面估计算法的性能仿真做准备；之后重点分析

了基于 LS 算法、MMSE 算法、LMMSE 算法以及基于 DFT 算法的信道估计原理，

进行了大量公式推导，并总结其优缺点；最后在不同信道环境，不同子载波

数下用 MATLAB 对各算法的误码率和均方误差进行了仿真，总结各算法估计

性能。

第四章在第三章的基础上提出基于 DFT 的信道估计改进算法，并仿真分

析改进算法较传统算法在减小误码率和均方误差上的优越性。

2.1 单载波通信与多载波通信

单载波通信系统就是用信息调制单一载波，接收端采用与发射端相同的

载波进行解调的通信系统。它的原理如图 2.1 所示，其中

间干扰。另外，当信道的相关带宽小于信号带宽时，会产生频率选择性衰落

现象，导致通信的可靠性降低。因此，人们必须提出更好的通信系统模型，

来适应高速数据通信，多载波通信技术便是在这种背景下受到人们重视的。