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LTE是3GPP长期演进项目,作为新一代的无线通信系统具有更高的传输速率和更好的传输质量。LTE采用了先进的OFDM技术和MIMO技术来提高系统的各项性能,信道估计是OFDM系统的关键技术之一,信道估计的准确性在很大程度上影响着接收端信道同步、信号检测与接收以及相关解调的性能。
本文首先对LTE系统做了简要的介绍,主要对LTE系统的技术特点、两大核心技术OFDM和MIMO的基本原理以及其物理层协议做了简要的概述。开发合理的MIMO无线信道模型是分析系统特性的前提,更是评估和开发各种算法的基点。论文根据相关协议搭建了3GPP组织提出的空间信道模型(SCM)和欧盟WINNER项目提出的扩展空间信道模型(SCME),在此基础上研究了两种信道模型的空间、时间、频率等特性,通过特性仿真选择SCME信道模型作为研究LTE信道估计算法的无线信道模型。然后对LTE系统下行常用的导频位置处和数据位置处的信道估计算法原理做了简单的概括和理论推导。在此基础上,根据LTE标准设计搭建了LTE下行链路2发2收基带仿真平台,并在此仿真平台上对LS算法、LMMSE算法以及基于DFT信道估计算法做了性能仿真。最后针对DFT信道估计中的不足之处,提出了下面两种改进算法:⑴基于DFT变换信道估计算法把LS估计算法得到的导频位置处信道估计值作为其初始值,而LS估计算法的准确性极易受噪声影响;当多径时延为非整数倍采样间隔时,由于信号边界上的不连续性而导致的频谱泄露问题会严重影响DFT信道估计算法的性能。因此,论文提出一种小波去噪与对称扩展DFT信道估计算法。该算法通过对LS估计得到的初始值做对称扩展DFT变换来降低频谱泄露,在时域利用小波阈值去噪来降低噪声的影响。⑵基于DFT变换信道估计算法只对循环前缀外的噪声做了处理,而未对循环前缀内的噪声做处理,针对这个问题论文引入判决门限来对循环前缀内的噪声做进一步的处理;相比小波去噪,小波包去噪可以获得更为精细的去噪效果。鉴于以上两点的考虑,论文提出一种小波包去噪与判决门限DFT信道估计算法。仿真表明,两种改进算法在少量增加算法复杂度的前提下,均能提高估计器的性能。