低信噪比下SC-FDE系统衰落多径信道中信道估计技术研究

发布时间：2020-10-27 22:08

　　 宽带无线通信技术已经极大程度的丰富和改变了人们的日常生活,但是由于无线信道环境复杂导致的多径效应产生的频率选择性衰落会严重影响系统的可靠性和稳定性。单载波频域均衡(SC-FDE)技术作为一种主流的单载波传输方式,可以通过低复杂度的均衡算法对抗多径衰落和符号间干扰,同时因为其对载波频偏不敏感,峰均比较低等特点,在雷达通信,水下声波通信,无人机通信等特定领域有着广泛的应用和研究价值,对其相关技术的研究也就有了重要意义。本文的主要研究对象为低信噪比下的SC-FDE系统,对其中常用的技术进行了研究和学习,并重点研究其在多径衰落信道中的信道估计技术。系统中采用基于导频序列的信道估计算法,采用格雷互补序列作为PN序列,并通过LS准则获得较为准确的结果。通过将卡尔曼滤波算法与基于PN序列的信道估计算法相结合,使得在高多普勒的衰落信道下,信道估计结果能够更好地跟随信道变化,同时优化噪声估计算法。对于低多普勒的多径衰落信道下的信道估计,用卡尔曼滤波对齐结果进行优化,提高系统性能。并据此提出减少导频开销同时维持系统高性能的系统帧结构优化方案。同时将SC-FDE在硬件平台上通过FPGA实现,并利用上述算法对设计进行优化,得到了性能较为可靠的硬件平台。本文研究和提出的算法均已通过仿真和验证,和传统的方法相比,在不额外增加过多复杂度的前提下,信道估计性能均有所提升,系统的整体性能也都有一定程度的优化。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

??雷互补序列的产生方式很多，可以利用递推的方法产生长度Ｌ＝２Ｎ序列。迭代公式为：??ｒ?ａ〇（ｋ）?＝?Ｓ（ｋ）??ｂ０（ｋ）?＝?Ｓ（ｋ）??＾?ａｎＷ?＝?ａｎ＾｛ｋ）?＋?Ｗｎｂｎ＾｛ｋ）｛ｋ?－?Ｄｎ）?（＜ｂｎ（ｋ）?＝?ａｎ＿！（ｆｃ）?－?Ｗｎｂｎ＿ｔ｛ｋ）（ｋ?－?Ｄｎ）??中，ｋ＝０，ｌ，２，．．．，Ｌ－ｌ；?Ｚ）ｎ为延迟向量，取值为人为（１，２，．．．，Ｎ－１列组合；队为权重向量，取值±１；?ａ？，?即为产生的格雷互补序代后，即可得到需要长度的格雷互补序列。由此产生方法可知，需要向量和权重向量。取值??Ｚ）ｎ?＝?［５１２，４０９６，６４，１６，１２８，１０２４，２５６，２０４８，３２，８，１，４，２］?（Ｗｎ?＝?［－１，１，１，－１，１，１，－１，１，１，１，１，１，１］?（产生的长度为８１９２的格雷互补序列的两个长度分别为４０９６的格雷的自相关特性如图２－３，可以看出二者在各个相位互补，二者相关值有且仅有零相位有不为０的峰值良好自相关特性，如图２－４所示。??

图２４?８１９２长格雷互补序列自相关特性曲线??于ＣＡＺＡＣ序列格雷互补序列的，格雷互补序列对频偏更加不使用格雷互补列的信道估计使用的ＰＮ序列。??Ｓ准则信道估计实例及仿真结果??的系统中信道估计具体做法如下。??长度为Ｎ的导频辅助序列为Ｐ二［ｐＱ，Ｐｌ，ｐ２，．．．，ｐｗ］，假设信道中端收到序列ｒｆｃ可以表示为??Ｌ－１??ｒｆｃ?＝?Ｈ?＆ＰＵ?＋?叫１＝０??Ｐｉ?＝?［Ｐｗ－ｉ＋ｌ，Ｐｗ－〖＋２，?．．．，Ｐ〇，Ｐｌ，?．．．，Ｐｗ－〖］，为循环移位后的训练序ｋ个时刻上的符号。??信道为慢变的，即各个时刻的信道相响应相同，则／１；表示第１＝ｎ￡，ｆｃ?＋＿／？！＃为第Ａ：个时刻上的复高斯白噪声。??某一径的信道响应为＆＋／？，发出的序列为Ｐｉ＋ｊ’Ｐｑ，则第ｋ的符号ｒｆｃ可以表示为??

？＝—２Ｎ＾?（２＿３６）??采用长度为８１９２的格雷互补序列作为ＰＮ序列，其信道估计性能如图２－６所??示。图中的纵轴为信道估计结果与实际信道响应的均方误差。??１４??
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本文编号：2859126