隧道环境下基于OFDM系统的信道估计算法的研究

发布时间：2020-06-27 06:39

【摘要】：随着越来越多的地铁在实际生活中的运营使用,给人们的生活带来了很大的便利。但在其中进行无线通信时,难以接收或发送正确的通信信号,影响了隧道环境中的信息交流。而通信业务的迅速发展,从第二代移动通信的语音业务,逐渐发展到数据、视频、影像等具有大量信息的高质量多媒体业务,使得人们对各种通信业务的速率和质量有了更高的追求。因此,在隧道环境中保证无线通信质量的前提下,如何提高无线通信速率已成为最受关注的问题。OFDM技术是信道估计中运用最多的传输技术之一,具有抵抗多径干扰、便于实现、支持高效自适应调度等特点。凭其独特的技术优势,OFDM成为研究隧道环境中无线通信的选择之一。其中,LMMSE算法能提高隧道环境下的OFDM系统的信道估计性能,但此算法具有非常大的计算量和运算复杂度。因此,本文提出了基于OFDM系统的隧道环境下的信道估计算法,能有效降低运算量和提高系统性能。主要研究内容安排如下:(1)首先介绍本文的研究背景及意义,分析了自由空间中无线电波的传播特性,并将其扩展到无线电波在隧道中的传播特性;然后,分析了隧道环境下传统的确定性及统计型信道模型;最后对这两种模型进行比较分析,确定了本文要研究的模型——改进型隧道信道模型。(2)对OFDM系统进行了相关介绍,建立了基于OFDM系统的隧道信道模型。根据不同的隧道情况——直通隧道和弯曲隧道,在MATLAB仿真平台,对传统的信道估计算法在两种不同的隧道环境下,利用本文建立的改进型和统计型隧道信道模型进行了仿真分析与比较。(3)研究了基于LMMSE的信道估计算法,对此算法中的自相关矩阵,进行时域的相关改进。结果表明:改进的LMMSE算法在本文构建的改进型隧道模型与传统的统计型隧道模型中相比,本算法在两种隧道信道模型中均能有效的降低信道的均方误差和误码率性能,而且本文构建的改进型隧道信道模型要优于传统的统计型隧道模型。仿真实验结果表明:本文改进的LMMSE算法能够有效的提高系统的工作速率和地铁中无线通信接收机的系统性能,且在本文的改进型隧道信道模型中能获得较高的系统性能,具有一定的应用前景。图[34]表[3]参[73]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.53
【图文】：

情境,隧道

1.1.1 研究目的随着地下交通枢纽的迅速发展，地铁隧道、海底隧道、公路隧道、矿井隧道等各种地下交通措施相继被提出来以缓解交通压力，如下图1 所示。图1 各种隧道情境Fig.1Varioustunnelscenarios由于轨道交通具有运输能力强、准确性高、安全舒适等特点，得到了人们较高的青睐，从而使其得到迅速发展（如地铁、轻轨、磁悬浮列车等），通常我们将地下轨道简称为地铁。

序列,基带信号,工作原理,信道估计

2 OFDM 系统及其技术的介绍11图2OFDM 基带信号的工作原理Fig.2OFDMbasebandsignalworks如图2（a）所示：在发射端，用16QAM 调制技术对系统中传输的比特流进行调制，依次通过串并转换和IFFT 变换，将并行信号转化为串行信号，并加入循环前缀，组成OFDM符号；再将同步序列和信道估计序列加到组帧上，以便接收端进行突发检测，最后输出正交数字信号[44]。如图2（b）所示：在接收端，首先检测是否有信号到达；然后进行同步和信道估计，进行解帧处理。去除信号的保护间隔，进行串并变换、FFT 变换，然后将得到的数据转换成低速数据流

【参考文献】