MB-OFDM UWB系统的信道估计研究与实现

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超宽带(Ultra-Wideband,UWB)无线通信技术具有传输速率高、分辨率高和功耗低等特点;正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术则具有高速数据传输、有效对抗频率选择性衰落或窄带干扰和高频谱资源利用率等优势。基于正交频分复用的多频带超宽带通信系统(MB-OFDM UWB)充分利用两者的优势,有效实现短距离高速率无线通信。信道估计作为MB-OFDM UWB系统的关键技术之一,其估计的鲁棒性和精确性直接影响系统的整体性能,因此,本论文主要围绕MB-OFDM UWB系统中的信道估计展开了研究与实现。  首先,本文简要介绍了UWB技术和OFDM技术各自的背景和特点。详细阐述了OFDM系统的基本原理,在此基础上深入分析和讨论了零后缀保护间隔消除符号间干扰的原理以及频率偏差和采样偏差对OFDM系统的影响,最后具体说明了MB-OFDM UWB系统的物理层实现方案。  其次,本文给出了MB-OFDM UWB系统的信道模型,详细讨论了几种基于导频的信道估计算法,具体分析了各个算法的原理、实现复杂度和估计性能,接着重点讨论了适用于MB-OFDM UWB系统的两种不同的信道估计思路:思路一是利用同步模块所提供的信道信息设计窗函数,然后对基于信道估计序列的信道估计值进行滤波操作,提高信道估计性能,论文中详细讨论了三种不同的窗函数,分析了各个窗函数的性能和实现复杂度,并进行了性能仿真;思路二是根据头部低速、可靠的传输特性,利用译码后的信息比特所恢复出的头部序列进行信道估计,并进行了性能仿真,鉴于此思路的实现复杂度较高,提出了一种简化思路,即通过头部硬判结果恢复所发送的头部符号,从而降低实现复杂度,但此时需要考虑硬判出错所导致的性能损失。  最后,本文阐述了MB-OFDM UWB系统中的信道估计模块的FPGA实现,重点讨论了信道估计模块的实现操作,包括频偏补偿模块、精定时模块、信道估计操作、FFT模块和采样偏差补偿模块,详细分析了每个模块的原理和时序,最后给出了整个信道估计模块的FPGA实现结果和资源占用情况。
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