MIMO-OFDM快衰落信道的压缩感知估计方法

在快衰落多输入多输出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)系统中,为了避免传统的信道估计方法中存在大量系数需要估计的问题,利用快衰落信道在角时延多普勒域可稀疏的特性,提出了基于压缩感知的MIMO-OFDM系统快衰落信道估计方法。根据压缩感知的受限等距特性(RIP),推导了一种少量导频随机结构测量矩阵,用于测量快衰落信道在角时延多普勒域稀疏系数。接收端可从这些少量的测量数据中以高概率重构出快衰落信道。理论分析与仿真结果都表明:该方法与传统的信道估计方法相比,所得到的系统数据传输效率及估计性能都有了明显提高。     

MIMO-OFDM快衰落信道的稀疏自适应感知估计

在多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM） 系统中,怎样在较高频谱利用率的情况下对快时变信道进行较为准确的估计是一个具有挑战性的课题。该文在利用压缩感知理论可提高系统频谱利用率的基础上,提出了一种适合于快时变环境下MIMO-OFDM 系统的稀疏自适应信道估计方法。该方法不再受到奈奎斯特采样频率条件约束,避免了传统导频辅助信道估计方法频谱利用率低的缺点。该文方法通过构建多天线群时频结构特征稀疏基,利用多天线间和群时变OFDM符号内信道冲激响应具有更强稀疏性的特点,对MIMO-OFDM快衰落信道进行稀疏变换。由于实际MIMO-OFDM快衰落信道往往处于频率选择性、时变性和多种干扰并存的复杂环境,受到干扰的信道参数对系统而言是未知,采用该方法克服了现有基于压缩感知理论的信道估计方法需要预先知道信道冲激响应稀疏度才能重构信道参数的不足,在信道稀疏度未知道的情况下,运用稀疏自适应的方法来对不同时频结构特征的信道参数进行估计。仿真结果表明所提估计方法具有对快时变信道参数估计的鲁棒性和较高频谱利用率,且均方误差小。      

一种适用于快衰落信道的ICI抑制方案

针对高速移动环境下多普勒频偏造成信道的快衰落和正交频分复用(OFDM)系统中子载波间干扰(ICI)的问题,提出了一种适合快衰落环境的OFDM系统子载波间干扰抑制算法。此算法用线性变化模型来近似一个OFDM符号周期内的信道冲激响应,并以此为基础采用迭代MMSE均衡方法抑制载波间干扰。分析和仿真结果表明,此方法能有效地保证载波间的正交性,从而改善了OFDM系统的误码率(BER)性能。     

基于SAMP重构算法的OFDM系统稀疏信道估计方法

为了提高OFDM系统稀疏信道估计的精度和减少导频子载波的数目,本文将OFDM系统频率选择衰落信道时域稀疏冲激响应的参数估计问题转化为压缩感知理论中在稀疏度未知及存在噪声干扰情形下复数稀疏信号的重构问题,提出了分别基于基追踪降噪（BPDN）和稀疏度自适应匹配追踪（SAMP）的两种OFDM系统稀疏信道估计方法。在导频数和信噪比均相同的情形,与传统的最小二乘法（LS）、匹配追踪-最小二乘法（MP-LS）的信道估计方法相比,仿真结果表明所提出的两种方法无须将信道的稀疏度作为先验知识,并具有归一化均方误差小和误比特率低的优点。在所提出的两种方法中,基于SAMP的方法比基于BPDN的方法具有运行速度快、性能更接近Cramer-Rao界的优点,且导频子载波仅为系统子载波的12.5%,信噪比约大于10dB时,采用基于SAMP的方法在信道稀疏度未知的情形也能获得满足实际应用的误比特率。      

分布式多入多出正交频分复用快衰落感知估计

针对分布式多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)快衰落系统,为了消除快衰落信道的干扰,提出一种分布式MIMO-OFDM系统快衰落信道估计方法.该方法利用分布式快衰落信道间的感知信息在空间、时延和多普勒频移上具有的互相关性,求取三维互相关联合稀疏信道模型.推导预相关随机导频测量矩阵,结合分布式压缩感知算法,以能量有效的方式,对快衰落稀疏信道参数进行联合压缩测量和重构,得到各分布式MIMO接收端任意的稀疏信道系数.理论分析与仿真结果都表明,该方法与传统的信道估计方法相比,可以明显提高系统频谱效率和误码率,减少计算复杂度.     

地空通信中基于贪婪算法的SC-FDE系统稀疏信道估计

针对在地空频率选择性衰落信道中,信道冲激响应具有时域稀疏特性的情况,提出了基于贪婪算法的单载波频域均衡(SC-FDE)系统稀疏信道估计方法。Chu序列是SC-FDE中常用的导频序列,对其进行分析并证明了将Chu序列进行循环移位所构造的导频矩阵满足RIP条件,将导频矩阵作为测量矩阵,把地空信道估计问题建模为稀疏重构模型,采用贪婪算法中的OMP和Co Sa MP算法对信道进行稀疏重构,仿真验证了所得信道估计较传统最小二乘(LS)信道估计方法更加准确。在相同的训练序列长度和信道环境下,利用所得信道估计对接收信号进行最小均方误差(MMSE)均衡,蒙特卡罗仿真结果表明,所提方法与传统LS信道估计方法相比,系统误码性能提高2~3 d B。     

OFDM系统中基于弱选择ROMP算法的稀疏信道估计

为了解决实际OFDM通信系统中信道稀疏度未知的不足,提出将弱选择正则化正交匹配追踪算法用于估计稀疏信道。算法在不知晓信道稀疏度的情况下,对不同迭代残差与测量矩阵中原子的相关系数进行判定后,根据原子的弱选择准则灵活地确定出表示信道冲激响应的原子候选集,进而利用正则化原则从候选集中挑选出表示信道冲激响应的最优原子组,逐步实现精确重建。仿真结果和理论分析表明：与正则化正交匹配追踪算法相比,相同条件下改进算法可以获得更低的均方误差和误比特率;另外,算法无需将信道稀疏度作为先验信息,实用性更强。     

利用ZC序列的OFDM同步及稀疏信道估计

利用ZC序列构造了新导频符号,能够在时域兼具完成OFDM符号定时同步,频偏估计及稀疏信道估计。符号定时同步无需本地序列,频偏估计在时域完成不需要进行FFT,稀疏信道估计则选取优化的由ZC序列形成的感知矩阵对时域信道进行感知,并以OMP算法重构。仿真结果表明,新方法能在时域以较高的精度完成同步和稀疏信道估计。     

OFDM中基于导频的加窗FFT信道估计

正交频分复用（OFDM）是一种正交的多载波复用技术,分析了OFDM系统中基于导频的信道估计模型;基于导频的信道估计需要进行插值,为了降低插值算法的复杂度,研究了基于导频的FFT信道估计算法。由于直接FFT信道估计算法存在能量频谱泄露问题,提出了基于汉明窗函数的优化型加窗FFT信道估计的算法。实验仿真表明：在多径衰落信道下,该算法能够有效地提高OFDM系统的信道估计性能。     

OFDM/OQAM系统中联合迭代信道估计和信号检测

与基于复数域空间正交条件的传统正交频分复用系统(OFDM with Cyclic Prefix, CP-OFDM)有所不同,基于交错正交调制的正交频分复用系统(OFDM/Offset QAM, OFDM/OQAM)满足实数域空间严格正交条件。因此在多径衰落信道条件下,CP-OFDM系统中的信道估计方法会导致OFDM/OQAM系统严重的字符间干扰和载波间干扰。该文结合OFDM/OQAM系统结构特点,提出了一种基于迭代信道估计和信号检测算法。该算法通过信道估计器和接收到的信号互相交换信息,消除导频序列中的字符间干扰和载波间干扰,提高信道估计和信号检测的准确度。仿真分析结果表明,经过一定次数迭代处理后,OFDM/OQAM迭代信道估计性能趋近于理想信道估计性能。     

OFDM盲载波间干扰抑制与同步算法研究

针对载波频偏引起的子载波间干扰问题,提出一种基于独立分量分析的OFDM载波频率同步算法。本算法直接实现载波频率同步,可以避免基于导频机制的频偏估计和由频偏估计误差带来的频谱效率降低与性能损失。首先建立含频偏OFDM独立分量分析模型,然后从最大似然原则得到分离的代价函数,结合自然梯度优化得到OFDM源信号实现载波频率同步。理论分析表明,提出的算法不仅具有基于最大似然的频偏补偿性能而且提高了系统的输出信噪比。最后,仿真分析证明了算法的有效性。      

Joint carrier frequency synchronization and channel estimation for OFDM systems via the EM algorithm

A joint carrier frequency synchronization and channel estimation scheme is proposed for orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) system. In the proposed scheme, carrier frequency synchronization and channel estimation are performed iteratively via the expectation-maximization (EM) algorithm using an OFDM preamble symbol. Moreover, we analytically investigate the effect of frequency offset error on the mean square error (MSE) performance of channel estimator. Simulation results present that the proposed scheme achieves almost ideal performance for both channel and frequency offset estimation.     

Performance analysis of channel estimation for OFDM systems with residual timing offset

The authors present an analysis of the effect of timing offset on channel estimation for comb-type pilot-aided orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems. Residual timing offset does not negatively affect the channel estimation of the pilot subcarrier, but does corrupt the channel information obtained via interpolation. This paper provides the mean square error (MSE) channel estimation performance when a linear interpolation technique is used in a comb-type pilot-aided OFDM system. Analysis shows that the performance degradation of the channel estimator due to imperfect frame synchronization is dependent on the frequency correlation of the channels and the amount of timing offset     

Robust channel estimation for the OFDM-based WLAN systems with imperfect synchronization

As an effective technique for combating multipath fading and for high data rate transmission over wireless channels, orthogonal frequ- ency division multiplexing (OFDM) is extensively used in wireless local area network (WLAN) systems to support high-performance bandwidth- efficient multimedia services. In this paper, a robust channel estimation scheme is proposed for the OFDM-based WLAN systems with imperfect synchronization. The frame structure information, the preamble information, the pilot information are efficiently utilized in the proposed channel estimation scheme. Simulation results are used to illustrate the performance of the proposed scheme.     

压缩感知在稀疏信道估计中的应用

压缩感知( CS,Compressive Sensing)理论指出可以用低于奈奎斯特抽样定理的速率对稀疏信号进行采样并在收端以很高的概率重建信号,它是目前信号处理领域的研究热点.基于CS理论的信道估计会降低导频辅助信道估计的导频数量且估计性能好,介绍了CS的基本原理和信道估计相关内容,以及正交频分复用(OFDM,Ort...     

基于压缩感知的大规模MIMO下行信道状态信息获取

信道状态信息（Channel State Information,CSI）对于大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）发挥高性能至关重要。但在上下行传输信道不存在互易性的频分双工（Frequency Division Duplex,FDD）制式下,若采用传统的信道估计方法会给CSI的获取带来巨大的导频开销和计算量。考虑利用大规模 MIMO 信道的虚角域稀疏性来减少获取CSI所需开销,在此基础上进一步研究了大规模 MIMO 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中各子载波信道在虚角域的共同稀疏特性和稀疏支撑集的时间相关特性,达到降低信道维度的目的,则大大减少了基站对 CSI 获取所需的资源开销。同时,为了降低信道稀疏支撑集信息获取所需的导频开销和提高信息的时效性,利用压缩感知技术对支撑集进行估计。仿真结果验证了所提方案性能的优越性。     

一种基于均匀分布型的MIMO OFDM系统最优导频设计

本文提出了一种针对存在虚子载波的MIMO OFDM系统下基于均匀分布型的最优导频设计,该设计通过采用时域最小二乘信道估计(TD-LS-CE),且以数据子载波的频域信道响应的均方误差为准则,在最大化带宽效率的前提下,对各发送天线上均匀分布型的导频子载波进行功率最优化分配,并推导了其闭式解。最后,仿真结果表明该最优导频序列在MSE、BER性能方面均优于传统的移相正交导频序列和等功率分配的交错正交导频序列。     

基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计中的导频设计

为了提高基于压缩感知的正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)稀疏信道估计性能,提出以互相关矩阵元素之间的距离立方和作为新的导频设计准则,更加准确地评价采样矩阵整体互相关性;针对传统导频搜索算法效率慢的问题,提出一种基于树的顺序替换导频间隔搜索( ...     

时频同步误差对OFDM系统性能的影响

作为4G中的关键技术的OFDM（正交频复分用）,把信道分成许多正交子信道,各子信道间保持正交,频谱相互重叠,这样减少了子信道间干扰,提高了频谱利用率。时频同步是OFDM系统中的关键问题,丈章经过严密的理论推导,分析了OFDM系统中的时间同步误差和载波频偏对接收机解调性能的影响。