基于QAM的时变信道下的OFDM信道估计与均衡技术研究

发布时间：2018-03-09 17:08

  本文选题：OFDM　切入点：信道估计　出处：《电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：正交频分复用(OFDM)技术具有良好的抗多径衰落能力和高频谱利用率,所以在通信领域得到了广泛的应用。信道估计与均衡是OFDM系统的关键技术之一,关系到整个OFDM系统性能的优劣。同时未来的无线通信技术发展的主要趋势是更高的用户传输速率和更高的用户移动速度。为此,本文重点研究了基于QAM调制的慢时变信道和快时变信道下的OFDM信道估计与均衡算法。主要工作表现在以下三个方面:首先,研究OFDM系统慢时变信道下的信道估计与均衡算法。针对慢时变信道,研究了经典的基于导频的信道估计算法。首先介绍了常用的导频结构;然后详细叙述了导频位置的信道估计算法和非导频位置的信道估计算法;最后对所介绍的算法通过仿真进行了详细分析和性能验证,以便根据项目的要求选择合适的算法。对于均衡介绍了适用于OFDM系统的迫零均衡,判决反馈迫零均衡和改进的判决反馈迫零均衡。其次,研究OFDM系统快时变信道下的信道估计与均衡算法。当信道的多普勒频移较大时,系统会出现严重的子载波干扰现象,针对慢时变信道提出的算法已经不再适用,故针对快时变信道研究相应的信道估计算法。为了更好地实时跟踪快时变信道,研究了基于基扩展的信道估计算法,用一组有限的基函数加权求和的方式来拟合时变信道。本文介绍了不同的基函数类型;根据分析时变信道的特点,给出了分簇状梳状导频结构;并针对各种基函数类型和导频结构进行了大量的仿真。为了应对ICI现象,并恢复解调出发送的数据,介绍了一种针对基扩展模型的时变信道下块判决反馈均衡算法。最后,基于资源使用量和系统速率两方面的考虑,针对基于导频的信道估计与均衡中的部分算法和数字正余弦信号发生器进行硬件方案设计,并在FPGA硬件平台上进行了实现,通过仿真结果和综合报表分析给出了各算法的性能效果和资源使用量,以便在工程项目中根据项目要求选择合适的算法。
[Abstract]:OFDM (orthogonal Frequency Division Multiplexing) technology has been widely used in the field of communication because of its good anti-multipath fading ability and high spectral efficiency. Channel estimation and equalization is one of the key technologies in OFDM system. At the same time, the main trend of the future wireless communication technology development is higher user transmission rate and higher user mobile speed. This paper focuses on the OFDM channel estimation and equalization algorithm based on QAM modulation in slow time-varying channel and fast time-varying channel. The main work is as follows: first, This paper studies the channel estimation and equalization algorithm for slow time-varying channel in OFDM system. For the slow time-varying channel, the classical pilot-based channel estimation algorithm is studied. Firstly, the common pilot structure is introduced. Then the channel estimation algorithm of pilot position and the channel estimation algorithm of non-pilot position are described in detail. In order to select the appropriate algorithm according to the requirements of the project. For the equilibrium, we introduce the zero-forcing equalization, the decision feedback zero-forcing equalization and the improved decision feedback zero-forcing equalization for the OFDM system. Secondly, The channel estimation and equalization algorithm for fast time-varying channel in OFDM system is studied. When the Doppler frequency shift of the channel is large, there will be serious subcarrier interference in the system, and the algorithm proposed for slow time-varying channel is no longer applicable. Therefore, the corresponding channel estimation algorithm is studied for fast time-varying channel. In order to better track the fast time-varying channel in real time, a channel estimation algorithm based on base expansion is studied. A set of finite basis function weighted summation is used to fit time-varying channels. Different types of basis functions are introduced, and a cluster-like comb pilot structure is given according to the characteristics of time-varying channels. In order to deal with the ICI phenomenon and recover the transmitted data, a block decision feedback equalization algorithm for time-varying channel based on the extended basis model is introduced. Based on the consideration of resource usage and system rate, the hardware scheme of channel estimation and equalization based on pilot and digital sine cosine signal generator is designed and implemented on FPGA hardware platform. The performance effect and resource usage of each algorithm are given through simulation results and comprehensive report analysis, in order to select the appropriate algorithm according to the project requirements in engineering projects.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.53

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本文编号：1589461