S频段卫星信道OFDM通信系统信道估计研究

发布时间：2017-03-30 06:07

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【摘要】：OFDM技术因为其在频谱利用率、抗干扰能力等方面独特的优越性,受到了学术界和产业界的广泛关注,更是在今天的地面移动/无线通信系统中广泛应用。同时,卫星通信因为其一些特性是其他通信方式难以企及的,近年来也发展迅速,而与地面通信系统的融合是未来卫星移动通信系统实现个人通信发展的必然趋势。另一方面,由于无线信道随机性的存在,信号经过信道时会受到干扰,能否获得详细的信道信息,从而在接收端正确地解调出发射信号,是衡量一个无线通信系统性能的重要指标。因此,对于信道估计算法的研究是一项有重要意义的工作。所以,本文在给定S频段卫星信道的各项参数的前提下,完成了一个基于OFDM的卫星通信系统的设计工作,并对其信道估计方法展开了深入研究。本文首先介绍了OFDM的基本原理和常用的信道估计方法,同时分析了无线信道特性和一些信道基本参数;其次,描述了本系统具体的信道环境,并针对S频段卫星信道的特点及参数,对信道进行建模;接着对物理层进行设计,综合考虑峰均比和邻道干扰等因素确定系统子载波个数,进而完成OFDM符号、帧结构和整个系统的设计工作。最后,针对已完成的系统展开信道估计方法的研究。在对比梳状导频和块状导频的优缺点后选择使用块状导频,然后对经典的最小二乘算法和线性最小均方误差算法进行仿真分析,然而最小二乘算法忽略了噪声影响,估计不准确,线性最小均方误差算法因涉及矩阵求逆而运算复杂度高,所以需要一种合适的信道估计算法。考虑到本系统带宽较窄,子载波个数较少,受噪声影响大,所以从尽量消除噪声干扰的角度出发,给出了一种低通滤波下的最小二乘信道估计算法,该算法在已得到最小二乘信道响应估计值的基础上,通过变换域特性分离信道信息与噪声,然后通过滤波器滤除噪声,这样就可以提高信道传输信息的可靠性。该算法运算复杂度较低,且能得到良好的误码性能,此外,该算法对于微小频偏也有着良好的补偿能力。
【关键词】：S频段 OFDM 帧结构 信道估计 低通滤波
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2;TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 OFDM的发展历程16-17
• 1.3 论文内容及安排17-19
• 第二章 正交频分复用技术19-31
• 2.1 单载波与多载波传输19-22
• 2.1.1 单载波传输19-20
• 2.1.2 多载波传输20-22
• 2.2 OFDM原理22-27
• 2.2.1 正交调制解调22-24
• 2.2.2 OFDM的DFT实现24-25
• 2.2.3 OFDM循环前缀25-27
• 2.3 OFDM的参数选择27-28
• 2.4 峰均功率比28-31
• 第三章 无线信道特性和信道估计31-43
• 3.1 无线传输信道特征31-34
• 3.1.1 无线电波传播31-32
• 3.1.2 多径信道的参数32-34
• 3.2 信道估计方法34
• 3.3 基于导频的信道估计34-43
• 3.3.1 导频图案类型34-36
• 3.3.2 信道估计算法36-39
• 3.3.3 插值算法39-43
• 第四章 系统设计方案43-53
• 4.1 系统信道模型43-44
• 4.2 物理层设计44-48
• 4.2.1 子载波个数设计44-46
• 4.2.2 OFDM符号设计46-47
• 4.2.3 帧结构设计47-48
• 4.3 系统总体设计及仿真48-53
• 4.3.1 发射机设计与仿真48-50
• 4.3.2 信道处理与仿真50
• 4.3.3 接收机设计与仿真50-53
• 第五章 系统信道估计53-71
• 5.1 多径信道对系统性能的影响53-54
• 5.2 采用梳状导频的信道估计54-56
• 5.2.1 不同位置插入导频的估计性能比较54-55
• 5.2.2 基于噪声处理的梳状导频估计55-56
• 5.3 采用块状导频的信道估计56-66
• 5.3.1 块状导频的LS估计56-57
• 5.3.2 块状导频的LMMSE估计57-58
• 5.3.3 低通滤波下的LS信道估计算法58-64
• 5.3.4 不同窗函数下的滤波性能64-65
• 5.3.5 不同信道环境下信道估计方法比较65-66
• 5.4 频偏的影响与估计66-71
• 5.4.1 频偏对系统的影响66-67
• 5.4.2 对频偏的估计与补偿67-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 参考文献73-75
• 致谢75-77
• 作者简介77-78

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