航空场景下OFDM系统频偏和信道估计研究

【类型】学位论文

【作者】江小雅 

【关键词】 航空通信 LTE 抗多普勒 信道估计

【摘要】本文首先介绍了航空通信的研究背景和将LTE应用到航空通信系统的意义,综述了多载波通信的抗多普勒技术和信道估计技术的研究状况。作为频率同步和信道估计技术研究的前提,准确的信道模型至关重要,本文介绍了飞行器在巡航阶段的信道基本特性,针对不同的飞行仰角,参阅相关文献的统计数据建立数学模型。简要介绍了LTE下行链路的物理层标准和相关协议,详细介绍了OFDM技术,并搭建了LTE下行链路基带仿真系统模型,并阐述了将LTE应用到航空通信的优势及面临的问题。在OFDM系统的抗多普勒频偏技术研究中,其主要思路是在接收端进行频偏估计和补偿。限于LTE下行可利用的资源有限,现有的算法大都基于循环前缀或导频符号,利用其相关特征来进行频偏估计。但是在航空情景下,由于终端移动速度更大,多普勒频移更大,且受到散射径的影响,传统算法的估计性能并不理想。本文建立了受多普勒效应影响的信号模型,分析了频偏和多普勒扩展对系统的影响,仿真分析了现有的一些经典估计方案,并针对传统频偏估计算法受散射径影响严重的问题,分析了只利用LOS径估计频偏的技术,该方案首先需进行时域的信道估计,将直射径与散射径分离,仿真表明该方案并不适用于航空场景。利用循环前缀和导频进行联合估计,由于实现简单且性能良好被作为最终的方案。针对航空信道快时变的特点,首先分析了传统LS在不同信道内插方案下的系统性能,以及基于基扩展模型的信道估计算法,仿真表明其并不适用于航空场景下,尤其是散射径延迟比较大时,本文联合ICI消除及最强路径信道估计方案,ICI消除通过求解ICI矩阵重构信号,为降低计算复杂性,采用有限长滤波器来实现矩阵求逆运算,最强路径信道估计方案即在时域抽取能量集中的路径,其他路径置零,然后再变换到频域。该方案能有效地提升了两径信道下的系统性能。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西安电子科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】任光亮

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