OFDM联合信道估计与均衡技术研究

OFDM系统在时变信道中会受到子载波间干扰,单独进行信道估计和信号检测的策略对于提高接收机的抗干扰能力有限,将信道估计和信号检测统一考虑则可更有效地抵抗子载波间干扰。针对此问题,基于迭代SAGE算法提出了一种新的联合信道估计与符号检测算法,为了减低算法的复杂度,引入BEM信道建模方法。仿真评估了BEM算法的归一化均方误差性能,验证了BEM建模的有效性,显示该算法的误码率优于基于BEM算法的线性均衡检测算法和基于MMSE的干扰对消算法,而且该算法只通过少数几次迭代便可达到收敛域,较好地克服了子载波间干扰的问题。     

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。     

UFMC系统在多径衰落信道中的干扰消除

通用滤波多载波(UFMC)是5G通信系统中的关键技术,能够降低带外泄露.但是在多径衰落信道下UFMC系统会受到符号间干扰(ISI)和多普勒效应产生的载波频率偏差的影响,从而使系统的性能下降.为了消除系统中的干扰,提出了一种迭代最大似然算法.该方法主要通过迭代最大似然算法(ML)计算出载波频率偏差,把估计出的结果作为初始值并运用迭代的方法得到最终的载波频率偏差,当达到收敛区间时,迭代结束;最后利用相位旋转的概念补偿载波频率偏差并运用最小二乘算法更新信道响应信息,减少该系统干扰.仿真结果表明,在信噪比大于10 dB时,随着信噪比的增大,算法能够有效地抑制系统中的干扰,提高UFMC系统的性能.     

基于加权的FBMC系统信道估计新算法

具有高频谱效率和低带外衰减的滤波器组多载波传输/偏移正交幅度调制(FBMC/OQAM)系统由于仅满足实数域正交条件,在实际应用中固有干扰严重影响信道估计(CE)性能.基于干扰消除的算法可以通过设计合理的导频结构消除导频周围固有干扰的影响,该类方法简单,但是信道估计的性能容易受到噪声的影响.块状导频结构的子载波之间具有比较强的相关性,导致信道估计结果中存在冗余信息.为了利用这些冗余信息,提出一种估计值加权的新算法,以提高信道估计的性能.仿真结果表明,新算法的误码率性能明显优于传统算法.     

一种LTE系统中基于循环前缀的载波频偏估计方法

无线信道环境下由于多普勒频移以及发送和接收端晶振频率的偏差造成的载波频偏导致LTE系统子载波间的干扰,影响数据的正确解调。本文提出了一种LTE系统中基于循环前缀的载波频偏估计方法,通过设定相关窗以调整数据相关位置,提高频偏估计的精度,同时通过累加一定符号的相关数据来平滑频偏调整值,通过对算法的性能进行分析和比较,本文提出的算法能获得对于加快载波频偏估计收敛速度和平滑频偏估计值,减小估计增益上有一定作用。同时通过设定相关窗还能够减小由于无线信道的多径传播带来的符号间干扰。     

基于神经网络均衡器的小波包多载波扩频系统

在多径衰落信道下,本文提出了一种基于神经网络均衡器的小波包多载波扩频系统(Neural Network Equalizers Wavelet Packet Spread Spectrum,NNE-WPSS).本文利朋基于最小均方算法(Least Mean Square algorithm,LMS)的复径向基函数神经网络均衡器(Complex Radial Basis Function Network Equalizers,CRBF)来抑制由多径衰落信道引起的码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)并且利用最大似然算法对解调后的码元进行检测.在多径衰落信道和白高斯噪声情况下,本文分析了基于神经网络均衡器的新型小波包多载波扩频系统的传输性能.仿真结果表明,本文所提出的基于神经网络均衡器的新型小波包多载波扩频系统的性能要优于传统的基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)多载波扩频系统;本文提出的复径向基函数神经网络均衡器(CRBF)的性能也优于迫零均衡器(Zero-Forcing Equalizer,ZFE).     

无人机数据链信道均衡技术仿真研究

信道均衡技术是无线通信中解决码间干扰的关键技术.选取LMS,RLS和CMA常用的均衡算法以及信道均衡器的结构作为研究对象,通过对三种均衡算法的收敛性能的仿真分析,以及结合无人机信道模型对常用的两种均衡结构的误码性能进行的仿真,所得结果对于后期基于FPGA实现高速的信道均衡器时算法和结构的选择具有参考的价值.     

通用滤波多载波通信系统中干扰抑制均衡算法

作为5G多载波技术强有力的候选对象,通用滤波多载波利用子带滤波技术抑制带外功率泄露,进而降低同步要求和获得更高的频谱效率。本文首先针对通用滤波多载波在慢时变多径信道下的性能进行了分析和研究;其次为消除多径信道所带来的干扰,提出了适用于该多载波系统的信道估计方案,该方案设计了具有重复样式的导频结构进行信道估计,复杂度低;最后针对通用滤波多载波在多径信道下容易遭受符号间干扰的问题,提出了基于干扰消除的Zero-Forcing均衡算法和基于迭代干扰消除的均衡算法,两种算法均能够在消除ISI的基础上进一步地消除ICI和IBI。仿真结果表明,本文提出的信道估计和均衡算法能有效消除通用滤波多载波技术在多径信道下所经受的ISI、ICI和IBI。      

一种OFDM多带联合频谱感知新算法

针对目前OFDM系统多带联合频谱感知中门限向量优化方法存在收敛速度慢,收敛精度低的问题,文中提出了一种基于差分进化算法的门限向量优化方法。该算法根据OFDM系统的多载波数字调制原理及良好的频率选择性能,充分利用了差分进化算法收敛速度快、全局寻优能力强的特点,保证了在一定的主用户干扰限制下,充分考虑各子信道信息,获得各自最佳的门限向量。实验结果表明,文中所提出算法在收敛时间和收敛精度上均有明显提高,在干扰量一定的情况下,使认知系统总吞吐量最大。     

卫星信道MMSE和LS均衡算法性能比较

针对卫星信道采用OFDM系统模型,结合实际情况,在信道中加入多径干扰和多普勒频偏,为更好地消除子载波间干扰和码间干扰,在解调之后采用均衡算法。文中选用MMSE和LS均衡算法进行研究,得出两种算法均衡性能的差异,并指出了均衡算法的研究方向。     

基于粒子滤波的OFDM载波频偏和信道联合估计

一种基于粒子滤波(PF)的正交频分复用(OFDM)系统在慢衰落瑞利信道下联合信道估计和载波恢复的新方法被提出。该算法适用于多径时变信道模型以及等效离散时间信道模型。算法引入了在非线性系统参数估计和跟踪领域上十分有效的PF方法,将Kaman滤波与序贯蒙特卡罗采样(SMCS)相结合来估计信道衰落系数以及载波频偏(CFO)的后验概率密度,从而通过计算得到信道的响应函数,并在此基础上,利用MMSE均衡器消除码间串扰(ICI),进行码元估计。仿真结果表明了算法的有效性和优越性。     

5G多载波通信中信道估计干扰抑制均衡算法

传统5G多载波通信中信道估计干扰抑制算法存在着均衡性能较差的问题,表现为误码元数与误码率偏高,因此文章提出5G多载波通信中信道估计干扰抑制均衡算法。该算法首先对干扰项进行过采样处理,引入预处理矩阵以减小模损失的影响,对信道估计干扰进行均衡抑制。仿真实验结果表明,在信噪比相同的情况下,5G多载波通信中信道估计干扰抑制均衡算法的误码元数比两种传统算法分别低了161、192,其误码率分别低了24%、31%,均衡性能较好。     

Effects of CIR selection diversity with two correlated branches in the m-fading channel

A number of methods for the measurement of channel impulse response (CIR) (desired signal carrier power to interference ratio) have been proposed in cellular mobile radio systems. The paper estimates the probability of cochannel interference for CIR selection diversity having two correlated branches in the m-fading channel. The advantage of CIR selection diversity over selection diversity based on the desired signal power algorithm is confirmed.     

基于反向链路状态的动态优化信道分配

本文提出了一种基于反向链路载干比的信道分配优化模型.这种模型较原有的兼容矩阵模型更接近实际系统,并且能够应用于分析干扰自适应信道分配方案.本文在提出这种模型的同时,对比了该模型和原有模型在描述信道分配问题的精度和能力上的优劣.此外,本文还提出了使用改进遗传算法求解该模型下信道分配问题的方法.分析和实验均说明本文提出的模型对实际环境进行了更精确的描述,通过使用这种模型求解信道分配问题能够更好利用信道资源.     

OFDM系统均衡器研究与设计

无线OFDM通信系统中信道的时变特性非常明显,载波间正交性遭到破坏,出现载波间相互干扰（ICI）,给系统均衡带来了极大困难。基于等效数字基带模型下ICI分析,在现有的OFDM协议标准中,存在一些空闲载波。利用这些空闲子载波信息,研究了一种适用于时变信道OFDM系统的稀疏矩阵均衡器结构。该算法具有ICI消除与均衡效果良好,计算量适中,频谱利用率高的特点。     

MC-CDMA系统迭代检测中的一种信道估计算法

在DS—CDMA系统中，联合译码的迭代多用户检测是克服多址干扰增加系统容量的有效方法。本文将多用户检测和译码相结合的迭代检测技术应用于MC—CDMA系统，其中，多用户检测器由串行干扰消除和其后的MMSE滤波器组成。文中提出一种时域信道估计作为迭代初始值的频域信道估计算法，比单纯的频域信道估计方法节约导频符号数量，并且由于信道估计性能的改善，加快了迭代检测的收敛速度。     

基于解调数据二阶统计特性的OFDM盲频偏估计方法

OFDM系统对载波频偏(CFO)非常敏感,CFO破坏了子载波正交性从而引起载波间干扰(ICI)导致系统性能下降.本文分析了CFO对解调数据二阶统计特性的影响,提出了一种适用于频率选择性衰落信道下的非数据辅助的频偏估计方法,利用解调数据二阶统计量矩阵的对角能量提取CFO信息,可实现CFO的精确估计.该方法不需要发送导频数据和信道响应先验知识,因而提高了系统传输效率.文中同时给出了估计的闭环求解方法,大大简化了实现复杂度.最后对算法在多径信道环境下进行了仿真,结果表明本文提出的估计方法在低SNR时仍具有较好的估计性能.     

Minimum Mean-Square Error Timing Recovery Schemes for Digital Equalizers

Two algorithms are presented for optimum timing recovery in digitally implemented equalizers. The first one is a polarity-type algorithm based on the conventional minimum mean-square error criterion. A theoretical analysis is made to characterize the algorithm phase detector and evaluate its steady-state phase jitter variance. Influence of various channel and system design parameters on the algorithm performance is illustrated using phase jitter probability densities obtained by means of computer simulations. Interaction of the algorithm with decision-directed carrier recovery is also examined. It is shown that interaction with carrier recovery may considerably degrade the timing acquisition performance, and a second algorithm is then presented which eliminates this interaction. The second algorithm is based on the minimization of a modified mean-square error criterion which provides a measure of the intersymbol interference, independently of the carrier phase. Decision-directed timing and carrier recoveries are thus decoupled and the system startup period is considerably reduced. Phase detector characteristic and steady-state jitter performance of the second algorithm are evaluated by analytical means and computer simulations, as in the first algorithm.     

基于序列自相关的信道估计与均衡算法FPGA实现*

针对传统的单载波频域均衡算法存在的受信道随机噪声影响较大的缺点,利用序列自相关性进行信道估计,有效解决了随机噪声对信道均衡的影响问题,并结合工程实际,在该信道估计算法的基础上,对频域均衡的实现进行了适应性改进。选用Altera公司的EP3C120F484芯片实现了该算法,设计了频域均衡系统的FPGA实现方案。经验证,该算法能同时适应多径和噪声干扰严重的复杂信道。     

Frequency shift filter‐based multi‐carrier transceiver

It is well known that orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is sensitive to carrier frequency offset (CFO) and suffers from a high peak‐to‐average ratio. In addition, the performance of OFDM is severely affected by strong co‐channel interference and strong narrowband interference. To mitigate the limitations of OFDM, we propose a new multi‐carrier transceiver based on frequency‐shift filter. A frequency‐shift filter can separate spectrally overlapping sub‐carrier signals by exploiting the spectral correlation inherent in the cyclostationary modulated signals. To increase spectral efficiency, we increase the percentage of spectral overlap between two adjacent sub‐channels. We derive an upper bound and a lower bound on the bit error rate performance of the proposed multi‐carrier transceiver in additive white Gaussian noise channel and frequency‐nonselective Rayleigh fading channel, respectively. Compared with OFDM, our simulation results show that the proposed multi‐carrier transceiver is much less sensitive to CFO and has a lower peak‐to‐average ratio; moreover, without any additional interference suppression technique, the proposed transceiver has the advantage of being able to mitigate strong co‐channel interference with CFO from the intended multi‐carrier signal and mitigate strong narrowband interference in additive white Gaussian noise channel and in Rayleigh fading channel in which a large CFO between the transmitted signal and the received signal often occurs. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.