高速移动环境下信道估计及编解码研究

发布时间：2020-05-22 16:29

【摘要】：近年来,日趋重要的高速移动工具,如高速铁路、无人驾驶飞机等,得到了迅猛的发展和广泛的应用。列车与地面、无人飞机与地面之间的通信逐渐成为学术界、产业界广泛关注和研究的热点问题,毫无疑问,未来的通信系统将面临高速移动环境。在高速移动信道环境下,多天线(MIMO)技术和大规模天线(Massive MIMO)技术由于具有良好的抗多径衰落能力和高的频谱利用率,通过简单的信号处理技术就可以实现良好的系统性能,为高速移动通信系统设计提供了新的可能。但是,终端设备的高速移动,会导致无线信道的急剧变化,从而信道转化为快时变信道。信号在这样的信道中所受到的多径效应和多普勒频移严重,最终导致通讯质量大大降低。另外,高速移动工具大部分运行在开阔地带,信号传播时会产生视距传播(LOS)路径,瑞利衰落模型已经不能很好地描述该环境下的信道情况。本文从以上两个问题出发,结合多天线技术与叠加训练序列信道估计技术,重点研究了高速移动环境下信道估计与编解码方法,主要工作如下:(1)本文系统地分析了高速移动环境下快时变信道的特征和massive MIMO系统的基本原理及常见的基于训练的信道估计和解码方法,并介绍了多普勒频移与相干时间的关系,以及它们对移动通信系统信道估计的影响。(2)本文针对相干时间短的特点,首先把叠加训练序列方法应用于快速变化信道,以减少训练信道所带来的时间消耗。其次,把用于多发多收系统的对角空时码应用单发多收快变信道系统,以增强系统性能。其主要手段是将两个相干时间内的符号进行对角空时码编码,然后与用于估计信道的训练序列叠加后发送,系统接收两个相干时间内所发送的信号后,进行信道估计和解码。(3)针对处在开阔地带的高速移动通信环境,本文给出了一种在massive MIMO系统中莱斯信道下基于叠加训练信道估计方法与解码方法。考虑视距分量信息已知或未知的情况下,基于矩阵理论公式推导,分别提出了信道估计方法,得到信道矩阵的估计公式。与此同时,基于MMSE解码器分别设计了相应的解码器。最后,经过仿真验证,本文所提出的方案具有较好的系统性能。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.22

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