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随着时代的进步,人们对无线通信系统的要求日益提高。超宽带(Ultra-Wideband,UWB)无线通信技术以其高传输速率、高分辨率和低功耗等优点日益受到人们的青睐,成为无线通信领域的研究热点,并被视为下一代无线通信的关键技术之一。超宽带国际标准ECMA-368的制定进一步推动了UWB的规范化和实用化进程。
本论文主要研究OFDM系统的信道估计技术,结合ECMA-368标准采用Simulink实现了三种信道估计方法,并对其进行仿真比较。最后,采用Verilog实现了频域LS估计方法,并将定点得到的信道估计值与浮点值进行了比较。
本论文论述了OFDM系统中的信道估计方法,分析了基于块状导频的信道估计方法。在时域和频域分别基于LS准则和MMSE准则对信道估计方法的公式进行了推导。接着推导了基于SVD和DFT的简化计算复杂度的信道估计方法。并以低阶的插值算法、基于一维DFT的插值算法和基于变换域的滤波算法为例,研究了基于梳状导频的信道估计方法。最后,阐述了一种不需要已知的导频信息的盲信道估计方法。
其次,针对基于块状导频的三种信道估计方法在基于ECMA-368标准的系统中实现的问题进行了探讨与研究。在UWB的四种信道下对两种基于DFT的信道估计算法的时域滤波参数进行了仿真,并分别在四种不同的信道下找到了最优的滤波参数。接着根据仿真得到的最优滤波参数,在四种信道下分别对三种信道估计方法进行了仿真和比较。仿真结果表明,对角矩阵DFT算法的估计性能最好,单位矩阵DFT算法次之,频域LS算法最差。
最后,采用Verilog HDL硬件描述语言对频域LS信道估计算法进行设计并实现。将整个设计细分为四个大模块:角度查表模块、补偿预备模块、相位补偿模块和信道估计模块,对这四个模块进行独立的设计和仿真验证,并对各个子模块进行联合仿真与验证并与Simulink的浮点仿真值进行了比较。比较结果表明,Verilog HDL设计产生的误差是10-3,能够符合模块设计的要求。