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正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)因其抗多径干扰能力强和频谱利用率高,被视为下一代移动通信系统的核心技术之一。多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术通过有效利用多径效应,在很大程度上提高了频带效率和系统容量。OFDM技术和MIMO技术的结合已经成为移动通信发展的必然趋势。对于MIMO-OFDM系统而言,准确的信道估计对提高系统性能尤为重要。本文主要对MIMO-OFDM系统的信道估计算法做了深入的研究。
本文首先介绍MIMO-OFDM系统的基本原理及系统模型。研究空时分组码的编解码原理,并讨论无线信道的特点以及本文仿真所采用的SUI-3信道模型。
然后在导频辅助的信道估计方面,从导频的模式出发,研究目前已提出的最小二乘(LS)、线性最小均方误差(LMMSE)、最大似然(ML)三种基本的信道估计算法。并在基于SUI-3的仿真平台上分析比较了三种算法的性能。着重讨论不同的帧头结构、不同的调制方式以及不同功率分布的帧头对信道估计算法性能的影响,仿真结果表明:对于同一种信道估计算法而言,四种帧头结构的BER性能相近,但第二种帧头节省系统开销;采用QPSK调制方式的系统性能优于16QAM和64QAM调制方式的系统性能,但64QAM调制方式的编码效率优于其它两种调制方式;采用低峰均比功率分布(LowPAPR)帧头的BER性能优于802.16a协议帧头的BER性能。
最后,分别研究了单天线和多天线系统中基于子空间分解的盲信道估计算法。并在此基础上,提出了一种适用于多天线OFDM系统的改进算法,仿真结果表明:随着接收天线数目的增加,改进算法的均方误差随之降低;当增大参与估计的OFDM符号数目时,系统BER性能不断改善。