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正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落能力强、频带利用率高的特点,在无线局域网标准(WLAN)中被广泛采用,并成为第四代移动通信系统(4G)的候选技术。本文重点研究OFDM信道估计技术。
首先对已有的基于导频的OFDM信道估计算法进行了归纳分析,总结为三类算法:频域插值拟合系列算法,基于DFT的系列算法和基于MMSE准则的系列算法。这三类算法首先都要得到CFR在导频子信道位置处的最小二乘(LS)估计。频域插值拟合算法通过不同的插值函数将CFR扩展到数据子信道上;基于DFT的系列算法首先对CFR做IDFT变换转换到时域得到信道时域响应(CIR),然后对CIR进行时域滤波和零填充等处理,再对处理过的CIR做IDFT变换到频域就得到了整个频带上的CFR;基于MMSE准则的系列算法利用了信道相关性来进一步去除CFR中的噪声,其过程和基于DFT的信道估计算法类似,首先对CFR做IDFT变换转换到时域得到信道时域响应(CIR),然后将CIR乘以一个利用信道相关性的矩阵以滤除时域噪声,再对处理过的CIR做IDFT变换到频域就得到了真个频带上的CFR。对每类算法本文都详细介绍了各种算法的实现过程,然后通过计算机仿真在统一信道环境下分析比较了各种算法的优劣。
在充分研究现有算法的基础上,本文提出了一种基于DFT的改进算法:噪声门限阈值算法。该算法在基于DFT的时域滤波算法基础上找到了一个最佳噪声门限,通过此门限对CIR循环前缀内的信道系数进行阈值,大于门限的点认为是信道径,反之认为是噪声。噪声门限阈值算法相比时域滤波算法显著提高了性能,相比重要系数算法又放宽了对信道先验信息的要求,克服了重要系数算法不能随着信道多径数的变化而自适应调整的缺陷。
除了重点研究基于导频的OFDM系统信道估计技术之外,本文还研究了一种基于球形译码(SD)的OFDM系统盲信道估计算法,并给出了两种改进算法。两种改进算法都将原算法进行盲信道估计用到的OFDM符号数从一个推广到有限个,不同的是第一种算法假设每个OFDM符号对应的CIR都不同,第二种算法假设CIR在若干OFDM符号期间是相同的。仿真证明两种算法都可得到一定的性能增益。