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自20世纪80年代以来,无线通信技术得到了迅猛发展和广泛应用,第三代通信系统已经在全球范围内成熟并进入商用阶段,紧随其后,第四代通信系统也进入了试用阶段,以实现更高的频谱利用率、更丰富的业务接入能力、更灵活的宽带分配方法为目的。其中OFDM技术因其较高的频谱利用率以及抗多径衰落的能力,被视为第四代无线通信系统的核心技术,不但在广播式数字音频和视频领域得到了广泛的应用,而且已经成为了无线局域网标准的一部分。
正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种特殊形式的多载波调制技术,其关键技术包括时域和频域同步、信道估计、信道编码和交织、降低峰值平均功率比和均衡。其中信道估计是OFDM系统很关键的一个组成部分,信道估计的准确度直接决定了整个系统的传输准确性。本文是针对OFDM系统中的信道估计算法进行了研究。
本文首先回顾了OFDM技术的发展历史,然后分别对无线信道模型和OFDM系统的基本原理进行了系统阐述,在此基础上,本论文主要讨论了OFDM系统基于导频训练序列的信道估计算法在不同信道环境下的性能表现。首先研究了块状导频以及梳状导频的性能区别,以及它们所适用的信道环境,接着研究了基于导频插入的信道估计算法:最小平方(LS)算法和最小均方误差(MMSE)算法,并细致分析了MMSE算法的改进算法:线性最小均方误差(LMMSE)算法和基于奇异值分解的低阶近似算法,通过数学推导详细阐述了两种算法的优点。根据OFDM系统原理在计算机仿真环境中搭建了完整的OFDM基带系统平台,为了能真实的表现信道估计算法的性能,并分别建立基于JAKE模型的瑞利慢衰落信道模型,以及第四代通信系统模型中具有很高研究意义的WiMAX系统和UWB系统的快衰落信道模型,最后在该系统平台上验证了各算法在特定信道环境和导频插入情况下的性能差异,并进行了详细的原理分析说明,并验证了改进算法的优异性。