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正交频分复用(OFDM)作为一种特殊的多载波传输技术,其具有抗符号间干扰、频谱利用率高、载波配置灵活以及实现简单等优点,被广泛地应用于无线宽带通信系统中。在使用OFDM作为多址技术的无线通信系统中,为了保证接收机的性能,一般采用相干接收,此时就需要利用信道估计信息对信号进行相干检测,所以信道估计作为整个OFDM系统中的一项关键技术,其估计的准确程度直接影响到整个接收机系统的性能。
而为了得到信道的冲激响应,信道估计算法一般分为基于判决反馈的信道估计、盲信道估计和基于导频的信道估计三大类。前两者的时延大且复杂度高,而基于导频的信道估计在发送数据中插入了导频序列,虽然降低了系统的有效性,但估计的准确度比较高,并且复杂度低且时延小,所以实用系统中一般采用这种方式。
因此,本文主要对基于导频的OFDM信道估计算法进行研究和实现。首先研究了导频图样,包括块状导频、梳状导频和矩形导频的基本结构以及适用场景,同时也对导频点的插入间隔进行了分析和研究。接着对导频子载波处的信道估计算法进行了性能仿真和比较,包括LS、MMSE以及基于MMSE的SVD分解三种算法。然后重点研究了梳状导频下的各种信道估计算法,包括最邻近点插值、线性插值、高斯插值和基于IDFT/DFT变换域插值的算法,同时也对这些插值算法在导频插入间隔依次满足过采样、临界采样以及欠采样下的性能进行了分析和比较。之后对矩形导频下的基于MMSE准则算法和二维级联内插算法进行了研究。最后考虑到当前基带虚拟化的趋势,对LTE上下行的信道估计程序使用SIMD指令进行了优化实现,使其的处理时延相对于传统的C语言实现得到了大幅度的缩减,以保证能够满足无线通信中的处理时延要求。