基于叠加训练序列和低复杂度频域Turbo均衡的时变水声信道估计和均衡

针对时变水声信道估计和均衡问题,该文提出基于叠加训练序列(ST)和低复杂度频域Turbo均衡(LTE)的时变水声信道估计和均衡(ST-LTE)算法。基于叠加训练序列方案,将训练序列和符号线性叠加,使得训练序列和符号信道信息一致;基于最小二乘算法,进行信道估计。基于频域训练序列干扰消除技术,在频域消除训练序列对符号的干扰;基于频域线性最小均方误差(LMMSE)均衡算法,通过先验、后验、外均值和方差的计算,实现低复杂度信道均衡(符号估计);基于Turbo均衡算法,软重构叠加训练序列和更新信道估计,进行均衡器和译码器的信息交换,利用编码冗余信息,大幅度提升信道均衡性能。进行仿真、水池静态通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率4.8 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1)和胶州湾运动通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率3 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1),仿真和试验结果验证了所提算法的有效性。     

基于叠加训练序列和低复杂度频域Turbo均衡的时变水声信道估计和均衡

针对时变水声信道估计和均衡问题,该文提出基于叠加训练序列(ST)和低复杂度频域Turbo均衡(LTE)的时变水声信道估计和均衡(ST-LTE)算法.基于叠加训练序列方案,将训练序列和符号线性叠加,使得训练序列和符号信道信息一致;基于最小二乘算法,进行信道估计.基于频域训练序列干扰消除技术,在频域消除训练序列对符号的干扰;基于频域线性最小均方误差(LMMSE)均衡算法,通过先验、后验、外均值和方差的计算,实现低复杂度信道均衡(符号估计);基于Turbo均衡算法,软重构叠加训练序列和更新信道估计,进行均衡器和译码器的信息交换,利用编码冗余信息,大幅度提升信道均衡性能.进行仿真、水池静态通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率4.8 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1)和胶州湾运动通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率3 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1),仿真和试验结果验证了所提算法的有效性.     

瑞利衰落信道下的Turbo均衡

Turbo均衡是一种将Turbo原理和均衡技术结合起来的技术。他通过反复均衡和信道译码来提高接收机性能。针时瑞利衰落信道，采用基于线性滤波器的软输入／软输出均衡器来消除码间干扰，其系数由最小均方误差准则确定。译码器采用最大后验概率算法时卷积码译码。考虑到瑞利衰落信道为随机信道，用非相干检测时信道进行估计。接收机通过联合均衡和译码以充分利用已经获得的信息，实现信道估计及信道均衡与信道译码的迭代更新。仿真结果表明其性能不仅远远优于非迭代系统．而且在信噪比高于4dB时几乎可以完全消除符号间干扰的影响，与MAPSE相比其复杂度大大降低。     

无人飞行器通信中联合信道估计和Turbo均衡

Turbo均衡技术能有效克服信道多径、消除符号间干扰(ISI),从而提高接收机整体性能。针对无人飞行器地空视距链路信道这种快时变多径信道,提出了一种联合信道估计和Turbo均衡的迭代接收算法。该算法采用单载波调制体制,通过信道估计和Turbo均衡之间相互反馈软信息来消除ISI。Matlab仿真结果表明,经过2次以上的迭代后,相比较于传统的单载波频域Turbo均衡算法,新算法的误码率性能得到了显著改善。     

FMT系统中的迭代信道估计和Turbo均衡

在滤波多音调制(FMT)系统中,为了消除由于原型滤波器非理想重构特性和多径信道所导致的符号间干扰,提出了一种联合迭代信道估计和Turbo均衡的FMT系统接收方法,通过对FMT系统中每个子信道的等效冲激响应进行迭代估计,然后采用基于线性滤波器结构的Turbo均衡器来消除符号间干扰.仿真结果表明,不论采用QPSK调制方式还是16QAM调制方式,经过2次以上的迭代后,相比较于传统的判决反馈均衡算法,新算法的误码率性能得到了大大改善.     

数字并行接收机在时变信道下的信道估计与均衡方法

为了适应高速宽带无线通信的需要,本文在一种高速数字并行接收机(APRX)结构的基础上,提出了一种时变信道下的信道估计和均衡方法。使用伪随机(pseudo-randomnumber,PN)序列相关进行信道估计,将所得到的信道频率响应粗估计按照一个DFT块的长度在一帧内进行线性内插得到信道频率响应细估计,将其用来在频域进行信道均衡。这种结构能适应高速率传输的要求,并且能有效地对抗时间和频率选择性衰落。仿真结果表明,在多径衰落信道下,APRX已经无法工作,而本文提出的数字并行接收机的信道估计和均衡方法有较好的性能,并且该方法实现简单,便于应用。     

基于虚拟时间反转镜的水声OFDM信道均衡

针对水声信道对正交频分复用(OFDM)系统带来的符号间干扰(ISI)问题,提出了虚拟时间反转镜(VTRM)信道均衡算法,该算法具有时间压缩特性和频域相位共轭特性,可以有效缩短信道长度,减小多途信道带来的相位畸变,采用匹配追踪(MP)算法估计信道冲激响应,可以精确的估计出水声信道的幅度、时延和相位信息,为虚拟时反信道均衡提供准确的信道信息,改进了传统匹配相关信道估计方法估计精度低、无法估计信道相位信息的缺点。仿真、水池和湖上实验结果表明,OFDM水声通信系统中,VTRM信道均衡技术性能优于被动时反镜(PTRM)信道均衡和最小平方(LS)信道均衡。     

两种插值信道估计方法的比较

在瑞利衰落信道中,使用时分复用的导频信号辅助的信道估计方案时,提出了在使用极大似然方法估计出导频符号的信道参数之后,再利用一个时隙上所有导频符号的Chebyshev多项式的数学插值估计数据符号信道参数的方法。同时比较了分段线性插值加递归的信道估计方法。仿真结果表明,使用Chebyshev多项式的数学插值估计信道参数的方法比使用线性插值加线性递归的信道估计方法能更好的改善系统的性能。     

LTE上行多用户SC-FDMA系统中时变信道估计方法

针对高速移动时分双工长期演进(TDD-LTE,time division duplex-long term evolution)上行单载波频分多址(SC-FDMA,single carrier-frequency division multiple access)系统,提出了一种新型的变换域时变信道估计方法.在所定义的变换域中,基于两块导频符号的信道参数估计,提出利用基于判决导向的非线性内插方法来估计数据符号的信道参数.为了便于SC-FDMA系统均衡,推导给出了变换域信道与频域信道的转换表达式,利用该式可以直接将变换域信道参数估计转化为频域信道响应.计算机仿真结果表明,新方法的性能远远优于传统方法的估计性能,且具有低的计算复杂度.     

OFDM系统中时变信道下信道估计方法的研究

为减少OFDM系统中子信道间干扰(ICI)的影响,分析了分段频域均衡方法、近似分段线性的相邻符号ICI消除方法和卡尔曼滤波方法等几种快衰落环境下的信道估计方法的优劣,在此基础上提出了一种基于梳状导频的卡尔曼滤波信道估计方法.对滤波的结果,利用信道的频域相关函数和估计误差的协方差矩阵,在频域进行最小均方误差意义上的优化.仿真结果表明,该方法具有良好的估计性能.     

快时变OFDM系统中非采样间隔信道的信道估计

摘要：在快时变环境下的OFDM（orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用）系统中,针对非采样间隔信道CIR（channel impulse response,信道冲击响应）能量泄漏和ICI（inter-carrier interference,子载波间干扰）的问题,提出了一种基于分数抽头信道近似的复指数基扩展联合反馈离散傅里叶变换信道估计算法。该算法首先根据基于分数抽头信道近似的复指数基扩展模型计算信道参数,再根据该信道参数计算出快时变环境下OFDM系统的ICI系数,然后将初次消除ICI的信号作为反馈进行离散傅里叶变换,进一步消除噪声和ICI。该算法在一定程度上抑制了CIR能量泄漏,消除了ICI和噪声,有效地近似了实际信道。仿真结果表明,该算法在误比特率和信道均方误差方面均有明显提高。     

MIMO-OFDM信道估计仿真实现

正交频分复用（OFDM）可以有效地将频率选择性衰落信道转化成多个并行平坦衰落信道,从而大大提高传输效率。多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）技术可以大幅度地提高无线通信系统的信道容量与传输速率,其信道估计精度对系统性能有着直接的影响。研究了基于导频插入的SISO-OFDM和MIMO-OFDM最小二乘法估计（LS）信道估计方法。采用广义平稳非相关散射下的多径时变瑞利信道模型,对各个算法进行了仿真试验,得出不同算法下信道估计的误比特曲线,比较了各个算法的性能。仿真结果表明：MIMO-OFDMLS算法在误码率性能上优于SISO-OFDM。     

Fast Time-Varying Dispersive Channel Estimation and Equalization for an 8-PSK Cellular System

In this paper, a novel channel-estimation scheme for an 8-PSK enhanced data rates for GSM evolution (EDGE) system with fast time-varying and frequency-selective fading channels is presented. Via a mathematical derivation and simulation results, the channel impulse response (CIR) of the fast fading channel is modeled as a linear function of time during a radio burst in the EDGE system. Therefore, a least-squares-based method is proposed along with the modified burst structure for time-varying channel estimation. Given that the pilot-symbol blocks are located at the front and the end of the data block, the LS-based method is able to estimate the parameters of the time-varying CIR accurately using a linear interpolation. The proposed time-varying estimation algorithm does not cause an error floor that existed in the adaptive algorithms due to a nonideal channel tracking. Besides, the time-varying CIR in the EDGE system is not in its minimum-phase form, as is required for low-complexity reduced-state equalization methods. In order to maintain a good system performance, a Cholesky-decomposition method is introduced in front of the reduced-state equalizer to transform the time-varying CIR into its minimum-phase equivalent form. Via simulation results, it is shown that the proposed algorithm is very well suited for the time-varying channel estimation and equalization, and a good bit-error-rate performance is achieved even at high Doppler frequencies up to 300 Hz with a low complexity.     

被动时反镜在水声通信中的应用研究

被动时反镜（PTRM）技术具有时间压缩性能,在水下通信中,PTRM技术能实现多径信号的重组,既实现了多径信号能量的聚焦,又抑制了码间干扰。将PTRM技术应用于多径扩展严重的浅水水声通信系统中,在对声信道没有任何先验知识的情况下与声信道自动匹配,实现自适应聚焦。仿真结果表明：PTRM可以良好地重组多径扩展,拟制码间干扰,减小误码率,提高通信质量。     

Channel acquisition and tracking for DS-CDMA uplink transmissions

This paper deals with channel acquisition and tracking for the uplink of direct-sequence code-division multiple-access systems. The transmission medium is characterized by multipath propagation, and the goal is to estimate the time-varying channel impulse response (CIR) for a new user entering the system. Channel acquisition is pursued through maximum-likelihood techniques. The resulting scheme may be too complex in some applications, as it requires the online inversion of a large matrix. Therefore, we also consider a simpler solution based on the least-squares (LS) criterion. Channel tracking is performed through weighted LS methods. At each signaling interval, the CIR estimate is updated using data decisions and exploiting the inverse of the interference covariance matrix to mitigate the near-far problem. Performance is assessed by simulation in a scenario inspired by the frequency-division duplexing component of the universal mobile telecommunications system. The acquisition/tracking algorithms are found to be resistant to multiuser interference and suitable for transmissions over fast-fading channels.     

基于PSP均衡技术的CPM检测算法

针对时变频率选择性衰落信道,研究了连续相位调制（CPM）信号的逐幸存检测算法。该算法在未知信道状态的条件下,利用训练序列对信道参数进行初始估计。在对CPM信号进行Viterbi解调过程中,采用PSP技术实现信道的无延时跟踪。基于频域均衡的CPM检测算法虽然可以有效抗多径干扰且计算复杂度较低,但不能对时变信道进行跟踪。仿真结果表明,在时变多径信道下,基于PSP均衡的CPM检测算法能有效地进行信道参数估计,比频域均衡算法具有更好的误码性能。     

基于电力线信道的OFDM盲同步算法

在Takahashi提出的盲同步算法的基础上,提出了一种正交频分复用（OFDM）多符号联合的差分盲同步算法。同Takahashi的算法一样,该算法利用OFDM符号的循环前缀内不被多径时延扩展所影响的那部分码元提取定时信息,但是为了避免电力线信道中随机的脉冲噪声对符号同步产生的影响,在每个定时时刻,取差值的前后移动平均,并采用多个OFDM符号的联合,以增强同步效果。仿真结果表明,在第一径为最强径或是非最强径的电力线多径衰落信道中,该算法取得了更好的符号同步性能。     

多径衰落信道中滤波多音(FMT)调制性能分析

多径衰落信道中进行高速率数据传输,容易造成符号间干扰(ISI)。新兴的多载波技术滤波多音(FMT)调制具有子信道频谱严格约束的特性,在有效克服信道间干扰(ICI)的同时克服信道造成的ISI。比较了在多径衰落环境中,滤波多音调制性能,分析多径衰落对系统性能的影响,探讨FMT技术在无线领域的应用环境及可行性。     

一种水声信道自适应均衡算法研究

由声波传播的多途效应所引起的码间干扰及信号衰落,使得水下数据传输的速率和可靠性都大大降低。针对多途干扰严重的水声信道,将一种基于最小均方误差算法的信道自适应均衡器应用于水声信号处理中。对该均衡器的基本理论及其结构进行了归纳,结合水声多途信道的基本特点,建立了仿真模型,重点分析了步长参数、信噪比等对算法收敛速度和稳态误差等方面性能的影响,为实现高质量的水下信息传递提供技术支持。     

Iterative CDMA Multiuser Receiver With Soft Decision-Directed Channel Estimation

We develop an iterative code-division multiple-access (CDMA) receiver for multipath block-fading channels in the uplink. The mean-square error (MSE) of the channel estimates is reduced iteratively by using soft data estimates as additional pilots. The multiuser detector performs parallel interference cancellation (PIC) with subsequent linear filtering. We consider a single-user matched filter (SUMF) and develop a low-complexity linear minimum MSE (LMMSE) filter for intersymbol interference (ISI) channels that allows for 33% more users than the SUMF. We investigate two choices of training sequences for initial channel estimation. The first is a random pilot symbol sequence modulated by a short spreading sequence (RAND), and the second is a perfect root of unity sequence (PRUS) used as long sounding chip sequence. We observe that the RAND scheme approaches the single-user bound up to 2 dB and in case of PRUS up to 1 dB at a target bit error rate (BER) of$10^-3$. Further, several channel estimators are developed that use various combinations of soft decision symbols and statistical a priori knowledge about the channel. These are the approximated least-squares (ALS), approximated linear MMSE (ALMMSE), and linear MMSE (LMMSE) estimators. The iterative estimators show an improvement of 2.5 and 5 dB with PRUS and RAND pilots, respectively, over estimators that do not exploit soft feedback symbols at a BER of$10^-3$. The ALS is sacrificing less than 0.6 dB to obtain a BER of$10^-3$in a system at load 1.5 when compared with the ALMMSE and LMMSE schemes. The load is understood as the ratio of the number of users to the spreading factor. This paper shows that significant improvements in system capacity can be achieved in multipath scenarios with low-complexity choices of multiuser detectors and channel estimators.