MIMO系統(tǒng)中的信道估計(jì)算法研究.pdf

1、在過去的20多年里，移動通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)歷了從第一代模擬通信到第二代數(shù)字通信再到即將在全世界范圍大規(guī)模商用的第三代多媒體通信的三個(gè)階段。每一代的發(fā)展都帶來了技術(shù)的突破和人們消費(fèi)觀念的更新。正如人們所說的移動通信技術(shù)正在日益改變和影響著現(xiàn)代人的生活習(xí)慣。 第二代移動通信系統(tǒng)(2G)主要是為了支持話音和低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)的，隨著高傳輸速率、高質(zhì)量視頻和交互式操作的新一代無線多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，將MI

2、MO和OFDM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于未來寬帶無線通信系統(tǒng)中，是一種有廣闊應(yīng)用前景的無線鏈路傳輸解決方案。OFDM技術(shù)固有的抗信道多徑和頻率選擇性衰落特性以及MIMO在提高系統(tǒng)頻譜利用率，改善無線通信系統(tǒng)性能等方面的巨大作用，使得這兩種技術(shù)的融合成為了下一代移動通信系統(tǒng)的必然選擇。 無線通信系統(tǒng)的性能主要受到移動無線信道的制約，特別對未來的寬帶移動通信系統(tǒng)更需要采用很多信號處理技術(shù)來對抗惡劣的無線傳播環(huán)境以提高系統(tǒng)性能，比如常見的分集合并

3、、相關(guān)檢測和信道編解碼技術(shù)等，而采用這些技術(shù)的前提就是要知道信道的狀態(tài)信息(CSI)。 本文就是在這樣的背景下，開始對多天線移動通信系統(tǒng)中各種信道估計(jì)算法進(jìn)行研究。研究的內(nèi)容包括對傳統(tǒng)的時(shí)頻二維導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)(2D-PSAM)算法的研究及一些改進(jìn)工作，對MIMO-OFDM系統(tǒng)提出了一種利用導(dǎo)頻訓(xùn)練序列的相關(guān)特性來進(jìn)行信道估計(jì)的簡化算法，以及對目前信道估計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向——利用訓(xùn)練序列疊加(SuperimposedTra

4、ining)來進(jìn)行信道估計(jì)算法的研究。 本文在第三章，針對MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)提出了一種新的基于時(shí)頻二維導(dǎo)頻輔助信道估計(jì)方法。該估計(jì)算法采用在變換域多次迭代濾波的方式，能夠顯著降低高斯噪聲和載波間干擾(ICI)對估計(jì)性能的影響，同時(shí)快速FFT算法也使得變換域?yàn)V波變得比較簡便。 本文在第四章，提出了在多天線OFDM系統(tǒng)中利用導(dǎo)頻訓(xùn)練序列的相關(guān)特性來進(jìn)行信道估計(jì)。由于相關(guān)估計(jì)算法的關(guān)鍵是訓(xùn)練序列的自相關(guān)特性，本文提

5、出了一種優(yōu)化訓(xùn)練序列的構(gòu)造方式。利用該訓(xùn)練序列良好的自相關(guān)特性能夠充分獲得信道的狀態(tài)信息，同時(shí)對噪聲干擾具有良好的抑制作用。 本文在第五章介紹了基于訓(xùn)練序列疊加估計(jì)(SuperimposedTraining)方法的基本思想，然后從SISO系統(tǒng)到MIMO系統(tǒng)討論了序列疊加估計(jì)算法的性能。同時(shí)根據(jù)研究過程中碰到的問題和現(xiàn)象提出了一些基于序列疊加信道估計(jì)方法的研究方向。 在全球范圍內(nèi)，移動通信正處在高速發(fā)展的階段，為了使我國在

6、未來的移動通信領(lǐng)域擺脫通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)受制于人的情況，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃委員會已經(jīng)將新一代移動通信技術(shù)的研究列入重大科研項(xiàng)目。國家“863”計(jì)劃已于2002年制定并啟動了未來移動與無線通信發(fā)展的FuTURE計(jì)劃。 在該計(jì)劃的第二階段中，電子科技大學(xué)負(fù)責(zé)B3G系統(tǒng)時(shí)分雙工方式(TDD)下行鏈路設(shè)計(jì)。本文作者參與了整個(gè)下行鏈路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真工作，主要負(fù)責(zé)B3G系統(tǒng)信道估計(jì)算法模塊的編寫和仿真測試工作。同時(shí)根據(jù)FPGA硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)