LTE上行MU-MIMO信道估计技术研究

发布时间：2020-09-02 21:06

　　以正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)为核心的长期演进(LTE)技术被视作3G向4G演进的主流技术。LTE上行采用单载波频分多址(SC-FDMA)方案,支持多用户MIMO(MU-MIMO)场景,因此MU-MIMO下的信道估计技术显得尤为重要。本文以SISO场景下的信道估计为基础,对LTE上行MU-MIMO场景下的信道估计进行了研究。首先构建了基于MATLAB的LTE上行物理层仿真平台。该平台由发射机模块、接收机模块和信道模块组成,支持MU-MIMO应用和多种信道模型。后续研究中在该平台上进行信道估计技术的BLER性能仿真,以验证信道估计技术的计算复杂度和估计准确性。其次对已有的SISO场景下的参考信号设计和信道估计技术进行了分析。参考信号主要分析了Zadoff-Chu序列、循环时间移位、循环移位跳变、DMRS信号插入间距等重要理论概念。信道估计技术主要分析了信道插值估计、最小二乘(LS)估计、变换域估计、最小均方误差(MMSE)估计等常用信道估计方法。最小二乘(LS)估计常常作为联合估计算法的第一步,它的原理和实现步骤比较简单,但是受到噪声的影响较大。插值拟合就是利用已估计出的参考信号RE的CFR值去拟合数据RE的CFR值,不需要利用任何已知的信道信息,常用的插值算法有:线性插值、高斯插值、三次样条插值等。变换域估计方法在LTE中的应用主要有两种:DFT-based变换域估计和DCT-based变换域估计,其中,基于DFT的变换域估计由于可以直接利用OFDM系统中的FFT模块,所以获得了更加广泛的应用。最小均方误差(MMSE)估计利用了信道的二阶统计特性,性能优于上述几种估计算法,但是它的计算复杂度也是最高的,主要包括:MMSE算法、简化MMSE算法和SVD算法等。在充分研究SISO情况下的信道估计算法后,提出了上行MU-MIMO情况下的参考信号设计和信道估计算法的改进。参考信号的设计是对现有参考信号的继承和较小的改动,采用最大间距的循环移位组合,使得在信道估计时不同循环移位间的串扰最小,满足对低版本LTE的兼容和MU-MIMO的应用。信道估计算法是在基于DFT的变换域估计的基础上所作的多种算法的联合估计,为了减少CIR能量泄露和频域Gibbs现象导致的MSE的上升,利用动态噪声门限和频域窗函数来提高性能。利用前述的仿真平台,对MU-MIMO情况下使用动态噪声门限和频域窗函数的基于DFT的变换域估计算法进行了仿真。由仿真曲线可知,改进后的基于DFT的变换域估计算法实现了预期的功能,同时,使用动态噪声门限和频域窗函数技术可以有效提高信道估计的准确性。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN929.5

【参考文献】