基于SC-FDMA系统的频域均衡技术研究

为了克服SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access)系统恶劣的传输环境,提出了基于SC-FDMA系统的频域均衡技术用来克服多径衰落、提高系统的传输性能。分别对线性均衡和判决反馈均衡在不同的信道和不同的子载波映射方式下的性能进行了分析比较。仿真结果表明,频域均衡技术对于集中式子载波映射(LFDMA)的效果优于插入式子载波映射(IFDMA),在PedestrianA信道和VehicularA信道下,判决反馈均衡的性能明显的优于线性均衡,能够在一定程度上提高系统性能。     

基于LS算法的OFDM信道估计的研究与改进

OFDM信道估计中,LS算法因其运算简单,得到了广泛应用。但是在实际的系统中,由于有非理想因素的存在,使得该算法受到载波间干扰（ICI）噪声的影响;并且突发传输时,信道响应会受到外界噪声的干扰,使估计的信道响应幅值在一定范围内上下波动,并带有尖峰和毛刺。为了解决此问题,提出了一种基于LS算法的最优化FIR滤波器（切比雪夫滤波器）信道估计算法。切比雪夫滤波器在过渡带衰减很快,和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,因此该算法较之传统的加窗算法,能保证局部频率点的性能也是最优的,进而有效地减小均方误差（MSE）。在高斯白信道环境下引入突发噪声,对所提方案进行了仿真,其结果验证了该方法能有效消除通带内因突发传输引起的毛峰和尖刺。     

改进的基于DFT的OFDM系统信道估计算法

在正交频分复用（OFDM）系统中,针对常用的信道估计算法不能有效地抑制信道冲激响应中循环前缀长度内噪声的不足,提出了一种改进的基于离散傅里叶变换（DFT）的信道估计算法。该算法是一个多次迭代的过程,通过最小二乘算法获得导频位置处的信道频域响应,经过逆傅里叶变换后,利用时域内引入的能量增长速率函数来判断信道冲激响应分布情况,以便对其进行消噪处理,最后通过多次迭代进一步抑制子载波间干扰和加性高斯白噪声。仿真结果表明,无论在多普勒频移较小还是较大的情况下,该算法的估计性能均优于最小二乘（LS）信道估计算法、传统基于DFT的信道估计算法和基于阈值的信道估计算法。在系统误比特率为[10-2]时,改进的基于DFT的信道估计算法比其他算法有3~5 dB的性能增益。     

基于滑窗滤波和多项式拟合的时变信道估计方法

基于长期演进（LTE）的车辆到一切（LTE-V2X）标准沿用LTE标准的帧格式,并采用块状导频辅助的单载波频分多址（SC-FDMA）系统完成信道估计。然而,由于V2X信道的时变特性,接收机信道估计面对巨大的技术挑战。因此,设计了一种基于滑窗滤波和多项式拟合的时变信道估计方法。针对导频符号处的噪声问题,在最小二乘（LS）方法基础上,采用了自适应长度的滑动窗口滤波进行降噪处理,从而保证导频符号处的信道估计精度。另外,根据多普勒频移大小,设计了自适应阶次的多项式拟合方法来跟踪数据符号处的信道变化。仿真结果表明,所提方法在LS方法的基础上有良好的去噪效果,在低速移动情况下的估计精度介于LS方法和线性最小均方误差（LMMSE）方法之间,而该方法在高速移动条件下能更好地拟合信道的时变特性,且性能上超过了LMMSE方法结合线性插值的信道估计方法。以上结果说明,所提方法相对于对比方法具有更好的自适应性,适用于不同的信道噪声和终端移动速度下的LTE-V2X通信场景。     

基于导频的R-LS和M-MMSE联合估计算法研究

为提高长期演进(LTE)上行链路SC-FDMA系统的信道估计精度,在研究导频在SC-FDMA系统信道估计中应用的基础上,提出了基于导频的信道估计算法.设置一定的误比特率,在正则化最小二乘(R-LS)和失配最小均方误差(M-MMSE)所做初始信道估计之后,提取合适的数据与原来的导频相结合并增加导频数量,再次进行迭代信道估计,在SCME信道模型下仿真获得该算法在LTE上行链路系统的误比特率和均方误差结果.由理论分析和仿真结果可知,该算法有效且可行,可以提高上行链路系统的信道估计精度而且降低系统误比特率.     

无线移动通信系统中提高信道估计精度盲方法

基于多载波正交频分复用（OFDM）系统，提出了一种新的时变步长修正软加权判决递归二乘信道估计盲方法。该法通过对常规算法步长进行自适应的科学设计以便跟踪信道特征变化，同时利用接收机判决信息函数修正权系数，克服了常规递归最小二乘（RLS）盲方法收敛速度慢、信道估计性能不高的缺点。仿真证明：对于不同的时延扩展、时间以及信噪比，该法均表现出比常规方法更优的性能。 同时，该法亦可用于估计通信、雷达、航天等领域的其他特征参数。     

衰落信道下SCMA性能仿真研究

本文在一种上行SCMA（稀疏码分多址）系统模型的基础上,研究了衰落信道下SCMA通信系统的误码性能。首先比较了AWGN（高斯）信道以及衰落信道下SCMA和SC-FDMA（单载波频分多址）两种系统的性能;接着分析了快衰落信道、慢衰落信道、平坦衰落信道和频率选择性衰落信道下SCMA系统性能。仿真结果表明,与传统正交多址SC-FDMA相比,衰落信道下SCMA在用户连接数和误码性能上有一定优势。与AWGN信道相比,衰落信道使得SCMA系统误码性能迅速下降。在瑞利平坦衰落信道下,信道衰落的快慢变化导致SCMA系统误码性能最大产生约5dB损失;在频率选择性衰落信道下,多径时延扩散致使SCMA系统误码性能最差。     

基于LTE上行的改进LMMSE信道估计算法

对于无线通信系统来说,无线信道直接影响着其性能的好坏.然而无线信道具有随机性,为了在接收端准确恢复发射端的发送信号,这就需要对信道进行估计.LTE采用SC-FDMA作为上行多址方式,与OFDM相比,SC-FDMA一个突出的优势就是具有较低的峰均比( PAPR,Peak-to-Average Power Ratio).文中介绍了SC-FDMA系统中基于导频的信道估计LS算法和LMMSE算法,通过提出一个优化的导频结构以及运用傅里叶变换,得到一种改进的LMMSE算法.仿真结果表明,这种改进的LMMSE算法具有较低的计算复杂度和良好的性能.     

MIMO-OFDM系统的信道估计方法

在第三代移动通信组织给出的空间无线信道模型（3GPP-SCM）下,基于多输入多输出天线频分复用系统（MIMO-OFDM）,设计了基于最小均方误差准则的信道估计器。由于最小均方误差信道估计器是在最大似然信道估计器的基础上基于统计信息的去噪处理,在3GPP-SCM中利用蒙特卡罗方法对不同种典型信道环境做自相关系数统计,得到信道的先验统计信息,进而设计并实现了基于MIMO-OFDM系统的最小均方误差信道估计器。通过仿真,验证了最小均方误差信道估计器相对于最大似然信道估计的准确性,并在误码率方面,带来更好的系统性能。     

基于非线性预编码的多载波分层空时检测方法*

该文针对多载波分层空时方案传统检测存在误层传输效应及复杂度高的问题,提出了一种基于非线性预编码的多载波分层空时检测方法。该方法首先对反馈信道状态信息采用几何均值分解获得各子信道具有相同等效噪声增益的预编码矩阵,再在发射端多载波CDMA子载波信道间进行非线性模代数THP预编码,可以有效地消除传统分层空时检测的误层传输效应,在接收端分别采用迫零与最小均方误差准则,降低了下行接收机的复杂度。文中对该方法的性能进行分析并仿真,仿真结果表明本文所提出的方法比传统方法有效改善了系统的误码性能,并在一定程度上降低了接收机的复杂度。     

RIS辅助毫米波系统中基于压缩感知的信道估计

针对可重构智能超表面（RIS）辅助无线通信系统中使用传统信道估计方法导频开销过高的问题,提出了一种基于块稀疏的正交匹配追踪（OMP）信道估计方案。首先,根据毫米波（mmWave）信道模型推导出级联信道矩阵,并将其转换到虚拟角域（VAD）中以获得级联信道的稀疏表示;其次,利用级联信道特有的稀疏特性将信道估计问题转换成稀疏矩阵恢复问题,并使用压缩感知的重构算法进行稀疏矩阵的恢复;最后,通过分析特殊的行-块稀疏结构,对传统的OMP方案进行优化,从而进一步减少导频开销并提升估计性能。仿真结果表明,与传统的OMP方案相比,所提出的基于行-块稀疏结构的优化OMP方案的归一化均方误差（NMSE）减小了大约1 dB。可见,所提出的信道估计方案能够有效减少导频开销并获得更好的估计性能。     

分布式空时编码的半定松弛非相干检测算法

针对译码转发（DF）协议下分布式空时编码（DSTBC）的多中继协作系统,提出了基于半定松弛（SDR）算法的协作系统非相干检测方案。将协作系统的非相干检测转化为布尔二次方程（BQP）形式,采用SDR算法,把NP难的BQP问题转换为多项式时间复杂度的半定规划问题。进一步结合SDR算法的特点,提出了一种中继加入信道信息估计的协作方案。与相干检测相比,SDR非相干检测虽然存在一定的性能损失,但目的节点无需任何信道信息,降低了系统的复杂度;提出的协作方案进一步降低了中继节点对源到中继间信道信息的要求。另外,比较了不同接收天线数目对系统检测性能的影响。     

A uplink radio resource allocation scheme for localized SC-FDMA transmission in LTE network

The radio resource allocation is one of the most important issues to achieve effective wireless communication. In Long Term Evolution (LTE) network, single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) is applied as the transmission technology for uplink traffic. Most researches focus on maximizing the system throughput of SC-FDMA under changeable channel condition. However, users may require different quality of services (QoS) for different applications. This paper studies radio resource allocation for QoS users in localized SC-FDMA system. The proposed scheme divides allocation process into matching algorithm and radio resource assignment algorithm. The Gale–Shapley algorithm is applied to find the optimal matching between resource blocks (RB) and user equipment (UE) by considering channel conditions and the desired QoS. Then the resource assignment algorithm heuristically allocates bandwidth to UE by referring the matched RB under the constraint of carrier continuity. This paper modified the Recursive Maximum Expansion (RME) algorithm to effectively assign radio resource for UEs with different bandwidth demands. The performance of our proposed scheme is compared with the modified RME scheme through exhaustive simulations. The video streaming, VoIP, and FTP traffic types were adopted for simulations. Our simulation results show that the proposed scheme achieves better QoS satisfaction and system throughput than the RME-modified scheme.     

一种基于加窗基扩展模型的OFDM信道估计算法

针对双选择衰落信道下OFDM系统中基于复指数基扩展模型（CE-BEM）的信道估计算法存在的不足,提出了一种基于加窗的基扩展模型信道估计算法。该算法通过时域加窗和去窗处理来减少CE-BEM存在的频谱泄露,并抑制多普勒频移对估计性能的影响;利用设计的导频方案,简化数学模型;再通过正交映射对估计的基扩展模型系数进行转换,从而进一步提高信道估计的精确度。同时采用归一化均方误差和误码率来衡量信道的估计性能,实验仿真表明,提出的算法在高速的移动环境下能有效提高估计性能。     

LTE中一种新的干扰与噪声功率估计方法

在分析长期演进计划及其增强系统的基础上,提出一种利用主同步信号估计干扰与噪声功率的方法。利用该方法估计当前同步子载波的信道系数,根据相邻子载波信道近似相等的特性,计算相邻同步子载波接收数据的估计值,将该估计值与实际接收数据的差值进行自相关,并通过统计平均得到干扰与噪声功率的估计值。仿真结果表明,在多径丰富的衰落信道场景下,与目前常用的循环前缀估计算法相比,该方法能较好地估计干扰和噪声功率。     

LTE下行时变信道参考信号映射

为解决在时变环境下LTE下行传输时各参考信号之间的存在载波间干扰的问题,提出了一种新的适用于3GPP长期演进(LTE)下行时变信道下的参考信号映射方法,与3GPP LTE标准参考信号(RS)映射相比,该方案具有更优的性能.该方案通过加入虚子载波来保护参考信号(也就是导频符号),有助于减弱载波间干扰(ICI)在导频子载波的影响.另外,该方案允许通过一个简单的估计来得到ICI增益参数,通过对所提方法与标准映射的归一化均方误差性能和误码率性能在不同移动速度环境的仿真比较,在时变环境下,该方案性能明显优于标准方案.     

基于压缩感知改进算法的MIMO-OFDM稀疏信道估计

结合压缩感知理论（CS）,针对压缩采样匹配追踪算法在多输入多输出正交频分复用（MIMO_OFDM）系统信道估计应用中需要利用信号稀疏度的先验条件,而实际中稀疏度又难获得的情况,提出一种信号稀疏度自适应的压缩采样改进匹配追踪算法（CoMSaMP）。该算法采用具有理论支撑的原子弱选择标准作为预选方案,并设置首次裁剪阈值来减少算法多余的迭代,降低算法在信道估计中的复杂度,裁剪方式的改进保证了重构精度的提高,最终实现MIMO-OFDM稀疏信道估计中信号的稀疏度自适应。仿真结果表明：与原算法相比,该算法在同等信噪比条件下具有更优的信道估计性能,从而提高了频谱利用率,同时降低了复杂度,在稀疏度较高时,提出的算法具有更好的对噪声的抗干扰能力。     

基于正交频分复用的线性最小均方误差信道估计改进算法

传统的线性最小均方误差(LMMSE)信道估计要求已知信道的统计特性,而实际应用中无线信道的统计特性往往是不可知的.针对无线信道的不确定性,根据时域信道上能量分布的稀疏性特点,在最小二乘(LS)算法的基础上提出了一种改进的LMMSE信道估计算法.该算法从当前信道置信度较高的频率响应出发,把相邻子载波信道估计误差的比值作为信道响应的加权系数,然后通过加权平均的方法计算出多径信道下的信道响应.该算法避免了繁琐的矩阵求逆与分解运算,能够有效降低算法复杂度.实验结果表明,所提算法总体性能优于LS算法及经过奇异值分解的线性最小均方误差(SVD-LMMSE)估计算法,且其误码率接近于传统的LMMSE算法.