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随着近几年来无线通信的迅猛发展,对下一代移动通信(4G)的研究已经开展得如火如荼。新一代移动通信可以提供更高的数据传输速率,在有限的频谱资源上实现高速率和大容量。其中,正交频分复用(OFDM)可以有效地将频率选择性衰落信道转化成多个并行平坦衰落信道,从而大大提高传输效率。多输入多输出(MIMO)在原有传输带宽和功率消耗的基础上,在发射机与接收机之间并行传输多路独立数据,大大增加信道容量,成倍地提高频谱利用效率。
将OFDM和MIMO技术相结合,可以兼具OFDM抗多径时延特性、抗频率选择性衰落以及高频谱利用率,和MIMO有效提高系统容量,显著提高网络覆盖范围和传输可靠性的优点。
在MIMO-OFDM系统中,通过接收端信道估计获得信道状态信息(CSI,Channel State Information),是正确恢复发送信号的必要环节,其准确性将直接影响系统整体性能。本文主要针对MIMO-OFDM系统中信道估计展开研究。
第一章介绍了OFDM、MIMO的技术背景与发展现状,及信道估计技术概况。
第二章介绍了无线信道的传播特性。首先介绍了无线信道传播中信号强度的影响因素,进而引出衰落信道的定义和分类。
第三章介绍了OFDM、MIMO及MIMO-OFDM系统,并简要介绍了MIMO系统空时编码技术及发展情况。最后对OFDM系统中的重要参数做了说明。
第四章研究SISO-OFDM系统中的信道估计技术。针对块状、梳状和散布状导频信道估计,重点研究了4种导频估计算法、6种内插算法以及导频图案对传输性能的影响。
第五章研究MIMO-OFDM系统中的信道估计技术。针对频域估计,研究了导频图案设计。针对时域估计,推导了主要抽头简化算法和利用最优训练序列优化估计性能,并提出判决反馈时域重要抽头改进算法。最后,基于前面研究结果,结合WiMAX802.16e协议,完整实现了MIMO-OFDM系统中的信道估计。
第六章总结了本文的工作,给出结论,对下一步工作进行了展望。