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高速铁路环境下OFDM系统信道估计研究
| 论文题名： | 高速铁路环境下OFDM系统信道估计研究 |
| 关键词： | 高速铁路;正交频分复用;信道估计;干扰消除;基扩展模型 |
| 摘要： | OFDM作为LTE的关键技术，通过减少和消除码间串扰（ISI）来克服信道的频率选择性衰落，同时提高了频谱效率。OFDM不仅能够满足铁路通信更高的需求，而且研究其在高速铁路环境中的应用，能够为将来LTE系统在高铁中的应用奠定一定的基础。相对于有线信道，无线信道环境更加复杂，信道特性随时间不断地发生变化，尤其是高铁的速度不断被提高，信道特性变化就会更加剧烈，收发端之间的运动速度相对更大，这样就产生了较大的多普勒频移，从而使得OFDM系统子载波间的正交性遭到破坏并产生了严重的子载波间干扰（Inter-Carrier Interference，ICI）。严重的子载波间干扰(ICI)明显地降低OFDM系统的性能，因此在高速列车移动的环境中，如何提高信道估计精度，使得接收端的信号被正确检测是当今科学研究的重点。 针对高速铁路环境下的OFDM系统，本文主要研究的是基于梳妆导频的信道估计技术，重点研究了两种最常用的时变模型，包括：线性时变模型（LTV）和基扩展模型（BEM）。 首先，对复杂的无线信道特性进行分析，介绍了它的多普勒频移效应和多径效应，同时详细分析了与它们相关的衰落特性、扩展特性等，给出了适合本文仿真环境的信道模型。介绍了OFDM系统的理论基础及优缺点，研究了在快时变环境下子载波间干扰（ICI)的产生。 其次，研究了传统的信道估计算法，包括LS、LMMSE算法以及它们相应改进算法。针对子载波间干扰（ICI）研究了线性时变模型（LTV），引入了基于该模型的双重ICI消除算法，并将其与信道估计算法相结合。得出的仿真结果说明，文中的改进算法对信道估计误差更小，性能更好。另外，对比了结合单ICI消除和结合双重ICI消除之后的信道估计误差，可知，结合ICI消除技术后，误差都被进一步减小，而结合双重ICI消除技术之后误差减小的幅度更大。 最后，介绍了基扩展模型（BEM）以及基于不同基函数的BEM模型，包括CE-BEM、P-BEM、KL-BEM和DPS-BEM，同时为了有效减少导频处的ICI影响，采用了基于导频簇的梳状导频结构，在此基础上研究了一种结合基扩展模型ICI消除的信道估计算法，该算法首先利用BEM信道估计得到子载波间的干扰项，并消除ICI获得反馈信息，然后利用文中的改进算法进行信道估计，仿真结果表明该算法能够有效减少信道估计误差。 |
| 作者： | 梁文莉 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 刘金虎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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