本文關(guān)鍵詞：NC-OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)技術(shù)研究

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【摘要】：非連續(xù)正交頻分復(fù)用(Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Mutilplexing,NC-OFDM)作為基于OFDM技術(shù)的一種物理底層數(shù)據(jù)傳輸解決方案,在認(rèn)知無線電或干擾環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。在無線傳輸環(huán)境中,信道往往是時(shí)變的,而且多徑信道造成的多徑衰落會(huì)導(dǎo)致信號(hào)幅度衰減和相位畸變,這會(huì)對(duì)系統(tǒng)接收信號(hào)造成嚴(yán)重影響。信道估計(jì)是為了降低多徑信道衰落的影響,估計(jì)出信道的時(shí)域或頻域響應(yīng),對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù),以提高接收性能。信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)是通信系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo),準(zhǔn)確的估計(jì)具有重大意義。本文主要研究在NC-OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)算法和信噪比估計(jì)算法,主要分為三個(gè)部分:第一部分為第一章,主要介紹本文研究內(nèi)容的背景和意義以及NC-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法和信噪比估計(jì)算法的研究發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排。第二部分為第二、三、四章,為本文研究的主要內(nèi)容。第二章主要研究了NC-OFDM系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻輔助的信道估計(jì)算法,并在無干擾和干擾環(huán)境中進(jìn)行了仿真性能分析。首先介紹了NC-OFDM系統(tǒng)原理,給出了系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)和導(dǎo)頻圖案設(shè)計(jì),根據(jù)系統(tǒng)特性,選擇塊狀導(dǎo)頻圖案;然后研究了NC-OFDM系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻輔助的不同信道估計(jì)實(shí)現(xiàn)方法以及內(nèi)插方法;最后進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明:采用BPSK調(diào)制、1/3碼率Turbo碼的NCOFDM系統(tǒng)中,在無干擾的LTE典型衰落信道下,當(dāng)系統(tǒng)誤比特率為510-時(shí),線性最小均方誤差(Linear Minimum Mean-Squared Error,LMMSE)與奇異值分解(Singular Value Decomposition,SVD)算法性能接近,比理想估計(jì)差0.7dB左右,并優(yōu)于最小二乘(Least Squares,LS)算法約2.7dB,但復(fù)雜度遠(yuǎn)大于LS算法;在部分頻帶噪聲干擾和單音干擾環(huán)境及LTE信道中,與無干擾結(jié)果很類似,但由于干擾頻譜的泄露,性能比無干擾環(huán)境約差0.2dB;在本論文研究的NC-OFDM系統(tǒng)中,線性內(nèi)插比其他高階內(nèi)插具有更好的性能。第三章主要研究了NC-OFDM系統(tǒng)中基于Turbo譯碼軟信息的迭代信道估計(jì)算法,并進(jìn)行了仿真性能分析。首先重新設(shè)計(jì)了迭代接收機(jī)結(jié)構(gòu);然后研究了NCOFDM系統(tǒng)中基于Turbo譯碼軟信息的迭代信道估計(jì)中的迭代次數(shù)、軟信息置信度和迭代加權(quán)系數(shù)對(duì)估計(jì)性能的影響;最后進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,迭代5至8次之后,誤碼率性能增益趨于飽和;軟信息置信度門限需要設(shè)置較大的值,以避免譯碼錯(cuò)誤傳播;迭代加權(quán)系數(shù)需要選擇合適的值,以達(dá)到最佳的迭代增益。本文在選定置信度門限0.99和迭代加權(quán)系數(shù)0.03條件下,仿真迭代5至8次后,當(dāng)系統(tǒng)誤比特率為510-時(shí),在無干擾環(huán)境的LTE信道中,迭代增益約為0.5dB;在部分頻帶噪聲干擾和單音干擾環(huán)境及LTE信道中,迭代增益約為0.4dB。第四章主要研究了NC-OFDM系統(tǒng)中的信噪比估計(jì)算法,并進(jìn)行了仿真性能分析。主要研究了基于導(dǎo)頻輔助的兩種基于相鄰子載波的Boumard SNR估計(jì)算法與基于相同子載波的Ren SNR估計(jì)算法,以及非數(shù)據(jù)輔助的基于空白子載波的SNR估計(jì)算法,并進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,加性高斯白噪聲(Additive White Gaussian Noise,AWGN)信道中,四種SNR估計(jì)算法估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確;在LTE衰落信道下,當(dāng)SNR較大時(shí)(大于10dB),基于導(dǎo)頻輔助的SNR估計(jì)算法估計(jì)結(jié)果會(huì)低于實(shí)際值;低SNR范圍內(nèi),在無干擾環(huán)境下,四種SNR估計(jì)算法估計(jì)結(jié)果較為準(zhǔn)確;在部分頻帶噪聲干擾環(huán)境下,由于頻譜泄露導(dǎo)致信號(hào)功率估計(jì)偏大,導(dǎo)致SNR估計(jì)偏高;在單音干擾環(huán)境下,由于干擾抑制導(dǎo)致信號(hào)功率估計(jì)偏低,空白子載波算法SNR估計(jì)偏低約0.5dB。第三部分為第五章,對(duì)本文的研究工作了做了概括性的總結(jié),并指出下一步研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：非連續(xù)正交頻分復(fù)用 信道估計(jì) 軟信息 信噪比估計(jì)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 縮略詞15-17
• 主要數(shù)學(xué)符號(hào)表17-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 課題研究背景及意義19-22
• 1.2 NC-OFDM系統(tǒng)中信道估計(jì)算法研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢22-24
• 1.2.1 基于導(dǎo)頻輔助的NC-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)技術(shù)22-23
• 1.2.2 NC-OFDM系統(tǒng)中盲或半盲信道估計(jì)技術(shù)23
• 1.2.3 NC-OFDM系統(tǒng)中的迭代信道估計(jì)技術(shù)23-24
• 1.3 NC-OFDM系統(tǒng)中信噪比估計(jì)算法研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢24
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排24-26
• 第二章 基于導(dǎo)頻輔助的NC-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法26-51
• 2.1 NC-OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)26-32
• 2.1.1 移動(dòng)無線衰落信道模型26-28
• 2.1.2 NC-OFDM系統(tǒng)原理28-29
• 2.1.3 幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-30
• 2.1.4 導(dǎo)頻圖案設(shè)計(jì)30-31
• 2.1.5 NC-OFDM系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)31-32
• 2.2 PSAM信道估計(jì)算法32-38
• 2.2.1 理想信道估計(jì)算法33-34
• 2.2.2 LS信道估計(jì)算法34-35
• 2.2.3 MMSE信道估計(jì)算法35-36
• 2.2.4 LMMSE信道估計(jì)算法36
• 2.2.5 SVD信道估計(jì)算法36-38
• 2.3 內(nèi)插算法38-39
• 2.3.1 直線內(nèi)插38
• 2.3.2 線性內(nèi)插38
• 2.3.3 二階內(nèi)插38-39
• 2.3.4 Cubic內(nèi)插39
• 2.4 仿真結(jié)果分析39-49
• 2.4.1 無干擾環(huán)境（連續(xù)子載波）下仿真結(jié)果分析40-44
• 2.4.1.1 PSAM信道估計(jì)算法仿真結(jié)果40-43
• 2.4.1.2 內(nèi)插算法仿真結(jié)果43-44
• 2.4.2 干擾環(huán)境（非連續(xù)子載波）下信道估計(jì)仿真結(jié)果分析44-49
• 2.4.2.1 部分頻帶噪聲干擾44-47
• 2.4.2.2 單音干擾47-49
• 2.5 本章小結(jié)49-51
• 第三章 基于TURBO譯碼軟信息的NC-OFDM系統(tǒng)迭代信道估計(jì)算法51-64
• 3.1 迭代信道估計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-54
• 3.1.1 Turbo碼簡介51-53
• 3.1.2 Turbo譯碼軟信息迭代信道估計(jì)接收端設(shè)計(jì)53-54
• 3.2 TURBO譯碼軟信息迭代信道估計(jì)算法54-57
• 3.2.1 初始信道估計(jì)54
• 3.2.2 軟信息的提取54-56
• 3.2.3 信號(hào)重構(gòu)與迭代信道估計(jì)56-57
• 3.3 仿真結(jié)果分析57-63
• 3.3.1 不同軟信息置信度門限下的系統(tǒng)性能58-59
• 3.3.2 不同迭代加權(quán)系數(shù)下的系統(tǒng)性能59-60
• 3.3.3 無干擾環(huán)境下（連續(xù)子載波）仿真結(jié)果分析60-62
• 3.3.4 干擾環(huán)境下（非連續(xù)子載波）仿真結(jié)果分析62-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 第四章 NC-OFDM系統(tǒng)中信噪比估計(jì)算法64-77
• 4.1 基于相鄰子載波的信噪比估計(jì)算法64-65
• 4.2 基于相同子載波的信噪比估計(jì)算法65-66
• 4.3 基于空白子載波的信噪比估計(jì)算法66-67
• 4.4 仿真結(jié)果分析67-76
• 4.4.1 無干擾環(huán)境（連續(xù)子載波）下仿真結(jié)果分析67-70
• 4.4.2 干擾環(huán)境（非連續(xù)子載波）下仿真結(jié)果分析70-75
• 4.4.2.1 部分頻帶噪聲干擾70-73
• 4.4.2.2 單音干擾73-75
• 4.4.3 SNR估計(jì)對(duì)系統(tǒng)信道估計(jì)算法性能影響仿真分析75-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 全文總結(jié)及展望77-79
• 5.1 全文總結(jié)77
• 5.2 下一步研究方向77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果85-86
• 附件86-88

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