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基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法研究
基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法的研究
摘要：在OFDM系统中，为了能达到系统需要的解码要求，必须要进行准确的信道估计。本文首先介绍了OFDM系统基本原理,着重研究了OFDM信道估计技术。论文主要研究一种基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计方法。由于这种估计方法具有计算复杂度低，而且最主要的特点是该方法不占用系统额外的时隙，把导频序列直接叠加在信息序列上，因而可以节省系统的频谱资源。论文首先对基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法进行了仿真分析，并比较了在不同?值情况下的性能，从而存在一个最优的?值取得最好的估计性能。最后，论文对三种不同的信道估计算法进行了仿真分析，比较了三种不同的信道估计算法的误码率和均方误差，从而对三者的性能进行分析得出，基于叠加训练序列的信道估计方法可能会更加广泛的用于生产和生活中。
关键词：正交频分复用，信道估计，训练序列，多径衰落，多普勒频移。
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基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法研究
Abstract： In OFDM system, it is necessary for achieving good decode performance to estimate accurately channel characteristic parameters；accordingly，the dissertation focuses on the channel estimation method design for OFDM system．The dissertation introduce the basic principles of OFDM．We mainly investigate the channel estimation technology in OFDM system．And a estimation method based on implicit training in OFDM was studied on the frequency selective channel．This estimation method has a lower complexity，and most of all avoiding the need for additional time slots for training because the training sequence is actually arithmetically added to the information data. And on this basis, the selections of the appropriate sequences were of superposition. Finally, the paper three different channel estimation algorithms in analysis and comparison of three different channel estimation algorithm error rate and MSE, and thus analyze the performance of the three superimposed training based channel estimation method may be more widely used in the production and life.
Key words：OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)，Channel Estimation，Training Sequence，Multi-path Fading，Doppler Frequency Shift.
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基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法研究
目录
目录 ........................................................................ 3 1.绪论 ...................................................................... 4
1.1课题研究背景与意义 ......................................................................................................... 4
1.1.1移动通信的发展 ...................................................................................................... 4 1.1.2 OFDM技术的发展、应用及其优势 ..................................................................... 4 1.1.3研究信道估计的意义 .............................................................................................. 6 1.2 国内外研究现状综述 ........................................................................................................ 7
1.2.1信道估计的介绍 ...................................................................................................... 7 1.2.2基于叠加训练序列OFDM的信道估计算法介绍 ................................................ 9 1.3主要研究内容与论文结构 ............................................................................................... 10 2. OFDM的基本原理及其信道估计算法 .......................................... 12
2.1 OFDM的基本原理 .......................................................................................................... 12
2.1.1 OFDM的发展及现状 ........................................................................................... 12 2.1.2 OFDM系统的基本原理 ....................................................................................... 13 2.1.3 OFDM系统的基本模型 ....................................................................................... 14 2.1.4 OFDM系统的关键技术 ....................................................................................... 16 2.2 OFDM的信道估计方法 .................................................................................................. 18
2.2.1盲信道估计 ............................................................................................................ 18 2.2.2导频辅助(Pilot—Symbol-Aided Modulation，PSAM)信道估计 ........................ 19 2.2.3半盲信道估计 ........................................................................................................ 21 2.3基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法 ......................................................... 21
2.3.1 叠加训练序列OFDM系统的模型 ..................................................................... 22 2.3.2 叠加训练序列OFDM系统信道估计算法 ......................................................... 24 2.3.3 系统误码率的分析方法 ....................................................................................... 25 2.4本章小结 ........................................................................................................................... 26 3.基于叠加训练序列的 OFDM系统信道估计算法的仿真以及结果分析 ................ 27
3.1不同?值的情况下误码率的比较 .................................................................................. 27 3.2不同?值的情况下峰均比的比较 .................................................................................. 28 3.3不同信道估计方法的比较 ............................................................................................... 29 3.4本章小结 ........................................................................................................................... 30 4.总结与展望 ............................................................... 32
4.1本文所做的工作 ............................................................................................................... 32 4.2 对OFDM系统信道估计研究的展望 ............................................................................ 32 致谢 ................................................................................................................................................ 33 参考文献：..................................................................................................................................... 34
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基于叠加训练序列的OFDM系统信道估计算法研究
1.绪论
1.1课题研究背景与意义
1.1.1移动通信的发展
近几十年内，世界各国都在致力于现代无线通信技术的研究。因此，无线移动通信的发展非常迅猛：由最初的第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统发展到了目前正在商用化的第三代宽带数字移动通信系统。由于3G与1G和2G相比，虽然能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务，但其仍是基于地面、标准不同的区域性通信系统，仍无法满足未来更高数据传输速率的要求，所以，未来第三代以后的(B3G)移动通信系统的研究工作也已经在世界范围内展开。
1.1.2 OFDM技术的发展、应用及其优势
OFDM技术的发展经历了以下5个阶段[1]:
第1阶段：极低频谱效率的FDM技术阶段。该技术在一个世纪前就开始使用，许多不同载频的低速率信号在同一个宽带信道中进行并行传输。为了在接收端分离出这些信号，传统多载波系统中各载波频率要分隔开来，并在子信道之间利用保护频带使各载波信号互不干扰，所以它的系统频谱效率很低。
第2阶段，最早的、高频谱效率的多载波通信系统阶段。该系统是在1957年出现的Collins Kineplex系统，该系统能在严重多径衰落效应的高频无线信道中实现无心传输。为了提高频谱利用率，可使用相互交错的正交幅度调制技术，在3dB处载波频谱重叠，其复合谱是平坦的，子带的正交性通过交错同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个周期)，此时频谱利用率可以提高，但子载波总数有限。由于该系统仍使用传统的多载波实现方式，各子信道两边的保护频带仍浪费了宝贵的带宽，降低了系统频谱利用率。
第3阶段：多载波理论发展阶段。1966年，Chang在他的文章中提出了传输信号通过一个带宽受限的信道时没有ISI和ICI的原理。1967年，Saltsburg经过性能分析认为，设计一个有效的系统主要应该集中考虑如何降低临信道间干
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