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正交频分复用(OFDM)是一项高速无线传输的技术。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子数据流,每个子数据流将具有低得多的比特速率。用这样低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波,就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是多载波传输方案的实现方式之一,在许多文献中OFDM也被称为离散多音(DMT)调制。OFDM利用逆快速傅立叶变换(IFFT)和快速傅立叶变换(FFT)来分别实现调制和解调,是实现复杂度最低,应用最广的一种多载波传输方案。并且这项技术通过把整个频带分成许多并行传输的窄子频带的方法来把多径迟延效应降至最小。这项技术已经在数字声音广播、数字陆地电视广播、无线局域网和高速蜂窝数据通讯等方面提出或采纳。
信道估计是实现无线通信系统的一项关键技术。能否获得详细的信道信息从而在接收端正确的解调出发射信号,是衡量一个无线通信系统性能的重要指标。因此,对于OFDM系统的信道估计的研究是一项具有重要意义的工作。
本文首先介绍了OFDM系统的发展历史、实际应用、基本原理以及优缺点。包括在OFDM系统的设计中,需要考虑一系列参数,如子载波的个数、保护间隔、OFDM符号的周期、采样间隔、子载波的调制方式等。这些参数的选择受系统性能的约束,如可利用的带宽、要求的比特速率、最大的多径时延和多普勒频移等。
然后讲述了无线通信的一般特性和移动多径信道的参数,介绍了无线衰落信道的模型,以及无线信道对OFDM的影响,着重分析了多径时延和多普勒频移对OFDM系统的影响。
最后针对OFDM系统的信道估计这一关键技术,阐述了信道估计的重要性,介绍了信道估计的几种方法,包括第一类:基于被传输的信息符号的有限字符特性和其统计特性的盲估计,根据信号在时间或频率上的相关性对信道进行估计,如最小均方误差(MMSE)估计,最小线性均方误差(LMMSE)估计和最小二乘(LS)估计。第二类:
基于判决反馈的方法,假设信道是慢变化的,至少在两个OFDM码字内是恒定的,并将接收的上一个码字解调后获得的符号估计,作为已知信息符号对信道进行估计。本文着重介绍了第三类:基于导频的OFDM信道估计,包括导频形式的选择,插值方法的介绍,分析了基于导频的信道响应的频域估计和时域估计的方法,并针对基于导频的信道估计方法给出相应的改进方法,通过增加卡尔曼滤波器,提高了系统性能。最后对改进的信道估计算法进行了仿真分析。