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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)因其频谱利用率高和抗多径时延能力强的优点而适用于未来高速宽带无线通信的需要。但在高速移动环境中,无线信道的特征是未知且时变的,这就要求接收机在相关解调时必须利用一定的机制来近似每个子信道的信息特征。此外,在宽带移动OFDM系统中,不同的子信道经历不同的信道衰落,具有不同的传输能力,因此需要研究更加有效的无线资源分配及管理策略,以便在有限的带宽上达到更高频谱效率、更高的发射功率利用率以及更好的系统性能。所以自适应功率分配得到了广泛关注,是当前OFDM研究热点问题之一。
本文主要对OFDM系统的信道估计和自适应功率分配技术进行研究,并利用MATLAB软件进行了仿真。主要工作包括以下几个方面:
1.描述和分析了无线信道模型及其参数,在此基础上建立了OFDM系统的基带传输模型,简要分析了OFDM技术的基本原理以及OFDM的关键技术。
2.对OFDM系统的信道估计技术了进行了比较全面的研究。详细分析了导频符号辅助调制(Pilot Symbol Assistant Modulation,PSAM)的信道估计方法,然后提出将基于奇异值分解的LMMsE算法和三次样条插值算法用于获取导频位置信道信息和导频信道信息插值。仿真结果表明,基于奇异值分解的LMMSE算法与MMSE和LS算法相比可以节省5—6dB的信噪比;三次样条插值算法兼顾了性能和运算复杂度,在性能上比一阶线性插值算法和抛物线插值算法有显著提高,运算复杂度低于维纳滤波器算法。
3.研究了OFDM系统的自适应功率分配算法和MIMO-OFDM系统的基本原理,并简要分析了MIMO-OFDM系统的功率分配技术。通过奇异值分解的方法,把MIMO-OFDM的多天线转化为多个并行的子信道,从而将OFDM的Chow算法应用于MIMO-OFDM系统之中。仿真结果表明,基于Chow算法的自适应MIMO-OFDM系统性能比单天线OFDM系统和普通MIMO-OFDM系统有显著提高。