OFDM系统中基于隐藏导频的信道估计研究

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正交频分复用(OFDM)技术是未来移动通信发展中极具吸引力的技术。它能有效对抗多径衰落和时延扩展,并且保持较高的数据传输速率;同时由于它采用了快速傅立叶变换,大大降低了系统的实现复杂度。但是,在高速移动环境中,信道特征是未知的,这就要求接收机相关解调用一定的机制来近似每个子信道的信息特征。作为OFDM系统关键技术之一,信道估计需要实时地得到信号历经信道的精确响应值,而现有的频域导频—频域插值的算法虽然已经发展得较为成熟,但由于其算法本身的特性,必将浪费一定的带宽发送导频信号。 基于一阶统计特性的隐藏导频信道估计技术是一种应用单载波系统中的信道估计方案,在这一方案中,将预先选择的导频序列叠加至时域发送信号之上,而后利用调制后的发送信号和加性噪声均为零均值这一特点,消除发送信号及噪声对估计的影响,从而获得较为准确的信道估计值。 鉴于传统频域导频—频域插值方法固有的浪费发送频带这一缺点,考虑将上述隐藏导频估计方法应用于OFDM信道估计。但是这一方法并不适用于多载波通信系统(如OFDM),原因是:该方法采用周期冲激串或周期序列作为导频,在频域会产生极大的峰均比,可能淹没频域发送信号,恶化系统性能。 因而,本文提出了基于非周期冲激串和基于周期序列的两种隐藏导频算法,分别从不同角度解决上述问题。基于非周期冲激串的估计方法从设法消除频域高峰值脉冲入手,选取合适的导频序列进行信道估计;而使用周期序列的估计方法则从降低估计误差入手,使优选的序列在估计时获得最小的估计误差,同时又能获得最小的频域峰均比。本文对以上两种方法在OFDM系统中的估计误差和误符号性能进行了理论上的推导和计算机仿真。取得的结果表明,提出的算法估计均方误差不随信噪比变化而改变,因而可以在低信噪比情况下取得同样准确的信道估计。另外当估计精度不足时,可仅通过增大导频功率以获取更为精确的估计值。 同时,本文将滤波器理论引入到信道均衡中,给出了隐藏导频估计的均衡器设计,理论推导证明该种均衡器在MMSE意义下为最优。仿真结果也表明:使用该均衡器可明显降低系统的误符号率。
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