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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

正交频分复用(OFDM)是一种在多载波频率上编码数字数据的方法。各子载波之间没有保护频带，而且是正交的，相互之间没有干扰，所以相较于FDMA有较大的频谱效率优势。同时，对于宽带移动通信系统而言，其信道一般都是频率选择性信道，而OFDM技术可以自然地将其转换为平坦信道。在信号的传输过程中，信道状态信息（CSI）是发射机需要从获取的重要信息。此时，接收机需要具有实时反馈CSI的功能。接收机从接受数据中将假定的信道模型的参数（传输矩阵的秩）估计出来，并将其同预编码的建议一起发回发射机作为参考。在OFDM系统中，无线信道并不像有线信道那样固定并可以预见，而是具有很大的随机性，这便对信道估计的精确度提出了很高的要求，它甚至会直接影响系统的性能，是衡量无线通信系统性能的重要指标。所以，在OFDM无线通信系统中，对信道参数估计算法的研究是一项具有重要意义的工作。本研究旨在探讨OFDM系统中基于最小均方误差算法（MMSE）的信道参数估计算法，并根据其特点研究了奇异值分解算法，来达到对最小均方误差算法运算复杂度的降低。

国内外研究现状

OFDM是一种数字多载波调制方法的频分复用(FDM)，由贝尔实验室的Chang首次提出。每个子载波(信号)在低符号速率下采用常规调制方式(如正交幅度调制或相移键控)进行调制。在相同的带宽中，这将保持与传统的单载波调制方案相似的总数据速率。OFDM已经发展成为一种流行的宽带数字通信方案，用于数字电视和音频广播、DSL互联网接入、无线网络、电力线网络和4G以及5G移动通信等。即将商用化的第五代移动通信不单单只是在速度和吞吐量上有大的提高和飞跃，更多的是建立一个完整的网络，这便对OFDM技术提出了更高的要求。然而OFDM本身也存在同步等一些技术难题，因此OFDM在5G中需要在保存自己优势的前提下，联合其他技术来弥补自身不足。目前国内外针对于OFDM技术的研究主要集中在系统中的频率和事件同步，基于导频符号辅助的信道估计，峰均比问题和多普勒频移的影响以及基于OFDM多载波技术的新一代蜂窝移动通信系统的多址方案的研究。

2. 研究的基本内容

1.介绍正交频分复用的背景和发展状况，研究正交频分复用的基本原理、数学表达、调制解调模型、快速傅里叶变换在其中的应用以及保护间隔和循环前缀的插入。

2.研究探讨信道估计技术，辨析信道估计的分类；研究两种经典的信道估计算法：最小二乘估计以及最小均方误差估计，分析其原理并仿真对比两者的性能。

3.分析研究奇异值分解算法，研究线性最小均方误差的定义并仿真分析其性能，在此基础上探讨奇异值分解在矩阵降维中的应用并将其运用到线性最小均方误差当中，仿真出最小均方误差的简化算法，达到降低算法复杂度的目标。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案

算法理论：在ofdm系统中，首先将最小均方误差（mmse）算法特殊化（令信道输入输出为线性关系）为线性最小均方误差（lmmse）算法，进行初步的简化；接着选用奇异值分解（svd）算法将信道自相关矩阵进行降秩分解，以此简化信道估计值的高计算复杂度。

仿真设计：考虑一个ofdm通信系统，调制方式采用bpsk，分成64个子载波，循环前缀cp为16，每个子信道按照瑞利信道建模，并且在每个天线上发送1000个ofdm符号数据块，假设信道噪声为高斯白噪声。信噪比分别取2db、4db、6db、8db、10db、12db、14db、16db、18db。系统的信道自相关矩阵为64阶。仿真得到ls、mmse、lmmse以及svd-lmmse的ser-snr和mse-snr曲线，同时得出每个算法的运算时间。

4. 参考文献

[1]邹杨,崔金斗,鱼佳欣,王卫平.MIMO-OFDM技术在无线通信系统中的应用研究[J].微处理机,2017,38(04):30-34 50.[2]刘玉珍,闫兴玉.MIMO-OFDM系统的低阶信道估计的改进[J].计算机应用与软件,2015,32(05):164-167.[3]张同,李伟,杨小韦,张章.OFDM系统信道估计技术研究[J].舰船电子工程,2018,38(07):68-71 113.[4]郭箐. 面向5G的块稀疏信道估计技术研究[D].南京邮电大学,2017.[5]王若宇. OFDM信号的参数盲估计和盲同步技术研究[D].电子科技大学,2017.[6]王晓艳,徐高魁.基于导频的OFDM系统信道估计算法[J].工业技术创新,2018,05(02):16-20.