基于隐藏导频超宽带无线通信系统的信道估计

摘要

超宽带UWB(Ultra Wideband UWB)无线通讯系统具有信道容量大、传输速率高等优势越来越受到人们的重视。目前主要分为MB-OFDM和DS-CDMA两种方案，由于MB-OFDM方案与现有的无线通讯共存性好而成为 UWB的首选方案。其信道估计的准确性将最终决定系统的整体性能，在现今的UWB系统中广泛使用的是技术成熟、结构简单辅助导频估计方法，但其存在严重占用带宽的缺陷，降低了系统传输速率。与之相比隐藏导频则完全不占用带宽，传输速率高，但隐藏导频信道估计精度较差，造成系统的误码率较高。
　　针对常规隐藏导频的缺陷，本文提出了数据预处理方案，数据预处理算法通过小幅度改动数据原始形态使数据和导频有较好的分离特性，接收机能够从接收数据中分离出较纯净的导频信息，从而提高信道估计精度，虽然数据预处理算法破坏了数据的原始形态，但是在接收机判决后仍然能够保证数据的准确性。本文提出了两种数据预处理信道估计算法：1、单极性算法；2、双极性算法。其中单极性算法又分为单极性门限算法与单极性误差算法，同样双极性估计算法同样包括双极性门限算法、双极性误差算法。单极性算法预处理后的数据与导频有很强的分离特性，但是会恶化系统的峰均功率比，双极性算法不会恶化峰均功率比，但是数据的分离特性较单极性算法弱。门限算法结构简单但是预处理数据形态一致性差，误差算法较门限算法略复杂，但是能够更好的保持数据形态的一致性。同时本文将辅助导频与隐藏导频结合，提出了复合导频信道估计算法，此算法是两种算法的结晶，既保持了辅助导频信道估计精度高的优点，又继承了隐藏导频的不占用带宽的优势。
　　仿真结果表明两种算法都能有效地改善系统性能，其中双极性门限效果最好，同时复杂度低。加入数据预处理的LS算法下隐藏导频方案的误码率已经低于辅助导频方案，在信噪比恶劣环境下可以带来2.5dB的性能提升。在LMMSE算法下预处理算法系统误码率较常规隐藏导频有7.5dB的系统性能提升。数据预处理方案在增加较少计算量的前提下却有效的改善了隐藏导频的信道估计精度，其误码率特性也已经接近甚至超过了辅助导频方案。同时从复合导频的仿真结果表明：复合导频在准确性能方面相对于隐藏导频信道估计精度有显著的提升，在带宽占用率上相对于辅助导频有着明显的优势。在基于导频的信道估计系统中复合导频是较理想的信道估计方案。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 UWB定义

1.3 UWB系统方案

1.4问题的提出

1.5解决方案

1.6本文安排

第2章 无线信道环境及UWB系统方案原理

2.1无线信道环境

2.2多径信道的特性描述

2.3信道的统计描述

2.4 UWB信道模型

2.5 UWB系统方案

2.6本章小结

第3章 单极性数据预处理隐藏导频信道估计

3.1信道估计及其方案

3.2基于导频的信道估计

3.3信道估计的内插

3.4隐藏导频信道估计干扰因素分析

3.5单极性门限预处理信道估计算法

3.6单极性误差预处理信道估计算法

3.7单极性隐藏导频信道估计仿真

3.8本章小结

第4章 双极性数据预处理隐藏导频信道估计

4.1双极性门限预处理信道估计算法

4.2双极性误差预处理信道估计算法

4.3最小二乘（LS）估计仿真

4.4线性最小均方误差（LMMSE）估计仿真

4.5各导频发射功率和峰均功率比对比

4.6本章小结

第5章 复合导频信道估计

5.1 LS算法比例因子k与信道估计

5.2最优比例因子k的系统特性

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1研究结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果