高铁环境下ofdm系统信道估计与信号检测技术研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目：高铁环境下OFDM系统信道估计与信号检测技术研究学科专业：通信与信息系统指导教师：雷霞教授作者姓名：曹海波班学号：201121260123分类号密级注1UDC学位论文高铁环境下OFDM系统信道估计与信号检测技术研究（题名和副题名）曹海波（作者姓名）指导教师姓名雷霞教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称通信与信息系统论文提交日期2014.3论文答辩日期2014.

2、5学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月28日答辩委员会主席朱立东评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号RESEARCHONCHANNELESTIMATIONANDSIGNALDETECTIONTECHNOLOGYOFOFDMSYSTEMINTHEHIGH-SPEEDRAILWAYENVIRONMENTAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:CaoHaiboAdvisor:Profes

3、sorLeiXiaSchool:NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonCommunications独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规

4、定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月摘要摘要高铁环境下，无线信道的快时变性使OFDM技术面临子载波间干扰；为了节省带宽或者适应不同的多径环境，OFDM系统的循环前缀有可能不够充分，这种循环前缀不足的情况会为OFDM系统带来符号间干扰。为了尽可能地消除子载波间干扰和符号间干扰，实现数据准确传输，本文主要研究高铁环境下OFDM系统信道估计

5、和信号检测。本文第二章主要研究基于基扩展模型的高铁信道模型。首先研究高铁环境下典型信道模型以及基扩展模型的概念及其分类，重点研究了广受关注的复指数基扩展模型，针对其所存在的高频部分采样误差，利用改进复指数基扩展模型使采样点都落在多普勒扩展谱内部，最高采样频率等于最大多普勒频移；其次，研究并提出改进复指数基扩展模型的基维数和基函数的优化设计方法，理论分析和仿真证明，基维数主要取决于信道最大多普勒频移和信噪比，在导频数目固定的条件下，基维数越高，建模误差越小，但参数估计的准确度也会降低，需要在二者之间进行折中，基函数则会在基维数确定后，影响对多普勒扩展谱描述的准确性。本

6、文第三章研究时变信道下OFDM系统梳状导频的优化设计方法。首先研究基于线性最小均方误差准则的最优的簇型梳状结构导频设计，基于OFDM系统信道时域矩阵和频域矩阵的等效转换关系，建立信道频域矩阵的离散Karhuen-Loeve基扩展模型等效模型，并分析接收端采用基于线性最小均方误差估计准则的估计方程和性能指标，讨论在导频功率一定的条件下，均方误差最优的梳状导频设计需满足的条件。研究了基于频域Kronecker函数的簇型梳状导频结构(每簇中中间有一个非零导频，其它两边都是零导频构成的保护间隔)的改进，增加每簇中非零导频数目的个数以增加所携带的信息量，虽然其子载波间干扰有所

7、提升，但信道估计性能反而能得到提高；针对传统的要求簇与簇之间导频数据相同，并且每簇中导频数据为零相关区序列的导频结构，分析验证可以在每簇导频数据前通过伪随机序列加扰的方法，来降低该结构的峰均比。本文第四章研究快变信道下基于梳状导频的OFDM系统信道估计与信号检测算法。首先提出梳状导频结构下基于多个OFDM符号信道估计的算法，该算法将多个OFDM符号作为一组进行信道估计，在该段持续时间内基扩展模型只进行一I摘要次基维数向上取整的近似，总的估计量减少，此时利用相同的导频观测量进行信道估计，带来实际估计性能的提高；接下来，针对多径时延较大的环境，提出时变信道中循环前缀