SC-FDE系统信道估计和均衡研究与实现.pdf

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1、硕士学位论文SC-FDE系统信道估计和均衡研究与实现RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFCHANNELESTIMATIONANDEQUALIZATIONINSC-FDESYSTEM梁恒浩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN911.3学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文SC-FDE系统信道估计和均衡研究与实现硕士研究生：梁恒浩：导师：马永奎：教授申请学位：工学：硕士学科：信息：与通信工程所在单位：电子与信息工程学院：答辩日期：201：8年6

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TN911.3U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFCHANNELESTIMATIONANDEQUALIZATIONINSC-FDESYSTEMCandidate：LiangHenghaoSupervisor：Prof.MaYongkuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngine

3、eringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要单载波频域均衡（SC-FDE）技术是IEEE802.16a标准的关键技术，能够有效地抵抗多径衰

4、落，克服了OFDM技术峰均比过高的缺点，且其复杂度低于时域均衡器。因此，SC-FDE技术在很多领域也得到了广泛的关注。随着数据传输速率的不断增加，传统的信道估计和均衡算法往往以增加的复杂度为代价换取良好的通信性能。本文围绕着低复杂度的信道估计和均衡算法展开了研究，主要内容如下：（1）分析了平坦衰落信道Clarke信道模型，将其和抽头时延模型结合，对经典的频率选择性信道SUI信道建模仿真。其次，详细叙述了SC-FDE的数学基本原理，讨论了SC-FDE系统的帧结构。最后，对比分析了SC-FDE技术和OFDM

5、技术的峰均比、误码率和信道容量，并进行了仿真验证。（2）针对传统的信道估计算法易受噪声干扰的缺点，提出了降噪处理的改进信道估计算法。首先，对SC-FDE系统的传统的频域LS估计算法、频域MMSE估计算法和时域LS估计算法进行了详细的研究，对比了这三种传统信道估计算法的优缺点，并进行了仿真验证。其中，LS估计算法简单易实现，不过其受噪声影响较大，因此，本文在时域LS估计算法基础上，提出了基于UW序列相关运算估计信道最大时延扩展简化矩阵运算过程，达到降噪目的，估计精度有所提升。（3）针对非线性均衡器复杂度高

6、的缺点，在低信噪比下，提出了改进的低复杂度的块迭代判决反馈均衡器。首先，详细研究了SC-FDE系统的传统的线性均衡器的迫零算法和最小均方误差算法，非线性均衡器的块迭代判决反馈均衡和低复杂度的块迭代判决反馈均衡，对比了均衡算法的优缺点，并进行了仿真验证。结果显示，线性均衡简单但易受噪声影响，非线性均衡虽性能良好，但其复杂度过高。因此，在低信噪比情况下，本文提出了基于低复杂度的块迭代判决反馈均衡器的改进算法，在判决前进行信号补偿，进一步消除码间干扰，并进行了仿真验证，性能比传统算法有所提高。（4）针对SC-

7、FDE系统的载波频率偏移，提出了相关算法估计载波频率偏移值，在均衡处理前进行载波频率偏移补偿，解决了载波频率偏移难题。（5）基于FPGA实现了SC-FDE系统的信道估计和均衡算法。整个硬件系统分为调制解调模块、多径信道模块、信道估计模块、信道均衡模块和判决模块，按照模块化思想进行了FPGA实现。硬件测试结果表明，SC-FDE系统的信道估计和均衡算法的性能与理论分析一致。关键词：SC-FDE系统；信道估计；信道均衡；载波频率偏移；FPGA-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSingleca

8、rrierfrequencydomainequalization(SC-FDE)technologyisthekeytechnologyofIEEE802.16astandard.ItcaneffectivelyresistmultipathfadingandovercometheshortcomingofhighpeaktoaverageratioofOFDMtechnology,anditscomplexityislowerthanth