高铁场景下OFDM系统性能分析与研究
[Abstract]:In recent years, due to the rapid development and popularization of high-speed rail, the demand for mobile communication services under high-speed mobile is increasing rapidly. As one of the core technologies of fourth generation mobile communication (4G), orthogonal Frequency Division Multiplexing (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM) has the advantages of anti-multipath fading and high spectrum efficiency. It is of great practical value to apply OFDM to high-speed railway scenarios. The Doppler frequency shift caused by high speed train and the complex electromagnetic environment around the railway will make the channel estimation and channel modeling of OFDM system difficult. Therefore, in order to solve the above problems, the main work of this paper is as follows: (1) the characteristics of wireless channel in high-speed rail scenario are studied, and the sub-carrier interference (Inter Carrier Interference,ICI) of OFDM system in high-speed rail scenario is analyzed. In this paper, the pilot insertion method and pilot aided channel estimation algorithm for OFDM system are studied in depth, and the discrete Fourier transform based (Discrete Fourier Transform, (discrete Fourier transform) is used to estimate the channel. The interpolation algorithm of DFT can not suppress the noise in the cyclic prefix length in the impulse response of the channel. In this paper, the DFT interpolation algorithm is improved. The improved algorithm uses threshold value to distinguish and eliminate the noise within the cyclic prefix length in the impulse response of the channel, and then performs many iterative operations to increase the accuracy of the interpolation. Experiments show that the improved algorithm has good performance. (2) in view of the fast time-varying characteristics of wireless channel in high-speed railway scenario, this paper focuses on the basis-extended model (BasisExpansion Model,BEM) channel estimation algorithm. In order to reduce the influence of ICI on the pilot position and improve the accuracy of the basis function coefficient, the pilot structure of this paper adopts the form of pilot beam. By analyzing the subcarrier interference, the structure of the pilot beam is simplified and the spectral efficiency is improved. In order to further improve the channel estimation accuracy of OFDM system in high-speed rail scenario, this paper proposes a new channel estimation algorithm based on the basis-extended model algorithm and discrete Fourier transform (Discrete Fourier Transform,DFT). The algorithm uses the basis extended model algorithm to obtain the ICI coefficients and eliminate the ICI. Then the improved DFT interpolation algorithm is used to reduce the noise twice and recover the channel information of all subcarrier positions. The experimental results show that the proposed algorithm has good performance. (3) the performance of OFDM system in different high-speed scenario is investigated. Firstly, the wireless channel of different high-speed railway scenarios is modeled by tap delay line (Tapped Delay Line,TDL), then the channel estimation algorithm is studied in this paper. Finally, the OFDM system in high-speed rail scenario is built by using Matlab. In the experiment, for different high-speed rail scenarios, the effects of different SNR, different regions and different channel estimation methods on the throughput of OFDM system are explored.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.53
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,本文编号:2452977
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