文档介绍：MIMO-OFDM 系统中信道估计方法的研究

重庆大学硕士学位论文
(学术学位)

学生姓名:曹松景
指导教师:蔡坤宝教授
专业:信号与信息处理
学科门类:工学

重庆大学通信工程学院
二 O 一三年四月
Research on Channel Estimation Techniques
in MIMO-OFDM systems

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Cao Songjing

Supervised by Prof. Cai Kunbao
Specialty: Signal and Information Processing

College munication Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
April, 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

移动通信技术已经成为通信领域发展最快,最具市场潜力的热点技术。目前,
第三代移动通信系统已经在世界各国大范围使用,包括 WCDMA、CDMA2000 以
及 TD-SCDMA 系统。第三代通信系统能提供基本的数据和多媒体业务,但是还达
不到满足高速的移动多媒体业务的能力。与此同时,新的业务需求对速率、服务
质量、无缝衔接提出了新的挑战[1]。
基于正交频分复用(OFDM)技术和多输入多输出(MIMO)技术的通信系统
是未来 4G 通信的主要技术发展趋势。目前,由 OFDM 技术与空时编码技术相融
合而成的 MIMO-OFDM 技术已经引起了通信领域的广泛关注和研究。在无线通信
系统中,MIMO-OFDM 技术不仅能够有效地增强数据传输速率、增加系统传输容
量,而且能有效地抑制多径衰落和干扰。信道估计问题是 MIMO-OFDM 系统的一
项关键技术问题,因此,本论文针对 MIMO-OFDM 系统的信道估计问题展开研究。
本文第一部分首先阐述了 MIMO-OFDM 技术的研究背景、意义和国内外研究
现状,然后对无线信道的衰落、多径效应及时变性等特性进行分析。接着由 MIMO
技术以及 OFDM 技术的原理和系统结构出发,引出 MIMO-OFDM 技术的系统结
构和基本原理,并且构建 MIMO-OFDM 信道模型。对基于 OFDM 的空间复用系
统和空时编码 OFDM 系统进行分析,重点研究了空时分组编码 STBC-OFDM 系统。
本部分最后用 Matlab 软件对 SISO、MIMO 两种系统的信道容量以及 STBC-OFDM
系统性能进行仿真分析。
信道估计问题是 MIMO-OFDM 系统的一项关键技术问题。因此,本文第二部
分针对 MIMO-OFDM 系统中基于训练序列的信道估计方法展开研究。首先详细介
绍了几种传统的信道估计算法及其原理实现,其中包括最小二乘信道估计算法
(LS)、最小均方误差估计算法(MMSE)、线性最小均方误差估计算法(LMMSE)、
奇异值分解线性最小均方误差估计算法(SVD-LMMSE)和最大期望估计算法
(EM)。由于 LS 信道估计方法兼顾复杂度和精度,适用于实际应用系统,因此
着重分析了此算法,并且研究了优化的基于最优训练序列的 LS 信道估计算法,通
过理论推导以及 Matlab 软件仿真,表明本文的优化算法能够在保证系统信道估计
准确性的同时,有效地降低传统的信道估计方法的复杂度。

关键词:MIMO,OFDM,信道估计,最小二乘

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

The munication technology has e the fastest growing and hot
technology munication field. Currently, the third-generation mobile
communication systems have been used in a wide range of countries around the world,
which include WCDMA, CDMA2000 and TD-SCDMA systems. The