高移动场景下OFDM系统信道估计技术仿真与DSP实现

发布时间：2017-08-30 09:33

  本文关键词：高移动场景下OFDM系统信道估计技术仿真与DSP实现

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【摘要】：正交频分复用(OFDM)技术具有频谱效率高、抗多径能力强、传输性能好、硬件实现方案简单等特点,在无线通信领域获得了广泛的运用,使其成为LTE及LTE-A的关键技术之一。近十几年来无线通信领域取得了较大的发展,虽然传统的语音业务仍然需求很大,但是多媒体等数据业务也占据着较大的市场份额,而且呈现出逐年迅猛增加的趋势。随着全国高速铁路建设的快速发展,人们不再满足于传统场景下的简单通信需求,高速场景下的移动通信需求推动着通信技术不断地革新。在高移动环境下,信道传输系数变化较为明显,此时准确的信道估计是决定OFDM系统传输可靠性的重要因素。本文主要针对高移动场景下OFDM系统的信道估计算法展开仿真并着重研究了其在商业化软件无线电平台上的DSP实现。首先,论文介绍了移动通信环境的特点,重点分析了多径效应和多普勒频移给移动通信系统带来的影响,即多径时延会产生码间干扰(ISI),多普勒频移会使得一个符号周期内信道发生明显变化,所以准确的信道估计对于接收端的均衡、检测处理显得尤为重要。紧接着论文对OFDM技术的基本原理和流程框架进行了分析和说明。然后论文介绍了几种常见的信道估计算法。对于导频处的信道估计,通常采用最小二乘(LS)信道估计算法、线性最小均方误差(LMMSE)信道估计算法、基于DFT的信道估计算法和奇异值分解(SVD)的信道估计算法。对于非导频处的信道估计,通常是采用插值的方案,论文主要介绍了线性插值和二阶插值。传统的信道估计算法比较适合准静态信道,对于快变信道环境,论文采用基扩展模型来跟踪信道的变化。论文研究了几种常见的基系数模型,分析了基扩展模型的信道估计算法,选择了基于BEM的时域信道估计算法作为DSP实现方案。最后,论文制定了DSP上信道估计硬件实现方案。设计了DSP实现过程中的各个功能单元,重点分析了各个主要功能模块的设计方法和优化过程。通过对比硬件测试结果和仿真结果,验证了信道估计算法在DSP上实现的可行性。
【关键词】：OFDM 信道估计 基扩展模型 DSP
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 论文的研究背景与研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-13
• 1.3 研究内容和结构安排13-15
• 第2章 无线传输环境OFDM技术的基本原理15-21
• 2.1 无线信道15-17
• 2.1.1 时延扩展和相关带宽15-16
• 2.1.2 多普勒频移和相干时间16-17
• 2.1.3 信道仿真模型17
• 2.2 OFDM技术的原理及特点17-19
• 2.2.1 OFDM技术的基本原理17-18
• 2.2.2 OFDM系统的优缺点18-19
• 2.3 本章小结19-21
• 第3章 信道估计的仿真与性能分析21-34
• 3.1 传统的信道估计算法21-28
• 3.1.1 LS信道估计算法22
• 3.1.2 DFT信道估计算法22-23
• 3.1.3 LMMSE信道估计算法23-24
• 3.1.4 SVD信道估计算法24-25
• 3.1.5 常见插值算法25
• 3.1.6 常见信道估计算法的仿真与性能分析25-28
• 3.2 基于基拓展模型的信道估计算法28-33
• 3.2.1 基拓展模型的基本原理28-29
• 3.2.2 基于BEM的信道估计算法29-32
• 3.2.3 快变信道下信道估计算法的仿真和性能分析32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 OFDM信道估计算法的DSP实现34-56
• 4.1 开发环境34-40
• 4.1.1 开发平台34-35
• 4.1.2 TMS320C6474 DSP35-36
• 4.1.3 基带系统结构36-40
• 4.2 DSP开发及优化40-52
• 4.2.1 基本定点运算编程设计40-43
• 4.2.2 定点复数运算编程设计43-44
• 4.2.3 定点复矩阵求逆实现及优化44-45
• 4.2.4 定点DFT模块设计及优化45-47
• 4.2.5 EDMA3传输模块配置方案47-49
• 4.2.6 信道估计模块实现49-52
• 4.3 设计方案的性能及资源消耗52-55
• 4.3.1 资源消耗52-54
• 4.3.2 信道估计性能测试54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 总结和展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士期间发表的论文及科研项目63

【参考文献】

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1 任大孟;快速时变信道下无线OFDM系统信道估计技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

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本文编号：758516