一种基于基扩展模型的OFDM频域快时变信道估计方法

现有的OFDM系统快时变信道估计方法均为时域估计方法,假定信道为整数倍采样信道,利用理想的等间隔均匀导频恢复信道时域响应函数,进而采用基扩展模型拟合并估计其时变特性。而实际的信道通常为非整数倍采样信道,频带内可用的导频也并非假定的理想模式。此时,恢复的信道时域响应出现能量泄漏,导致算法性能大大受限。本文提出一种频域快时变信道估计方法,利用信道频域时变传输函数辅助估计,从而估计得到信道频域响应矩阵。该方法在频域实现,性能不受信道时域响应能量泄露影响。仿真实验从误码率、均方误差两方面分别验证了该方法的有效性。     

基于EVD分解的OFDM系统时变信道估计

OFDM系统中,需要获得信道状态信息实现相干解调。信道的时变性会带来子载波间干扰(ICI),降低信道估计算法的精度。针对信道的快时变性,提出一种基于特征值分解的时变信道估计方法,同时设计一种新的导频结构。该方法利用信道矩阵时域及频域相关性,将信道频域矩阵表示为其特征向量的线性加权,并用贝叶斯模型估计加权系数。仿真结果表明,所提方法能有效降低ICI对系统性能的影响,可较好地满足快时变信道环境的要求。     

基于直接判决和导频跟踪的OFDM系统快时变信道估计

提出了一种基于直接判决的OFDM系统的快时变信道估计方法。采用了直接判决算法进行信道估计，并从中选择有效的估计结果，联合导频信号进行信道跟踪。将基于训练序列的信道估计结果作为直接判决算法的初始值，利用传输信号直接判决的统计特性进行了信道估计，并利用改进的导频算法进一步地跟踪信道在时间上的变化。Simulink仿真结果表明，该估计算法适用于时变信道，比基于导频的信道估计方法和基于训练序列的信道估计方法效果都要好。     

一种基于GY／T220．1-2006标准的OFDM信道估计算法

在卫星移动多媒体广播系统中,由于多普勒频移及多径影响,信道是时变的,需要估计出信道的时域或频域响应来消除时变信道对传输信号的影响。针对GY/T 220.1-2006标准的导频插入图案,提出了一种基于LS估计准则、在时间轴方向二维线性内插、频域轴方向变换域内插的信道估计算法。仿真结果表明,在不同多径信道的情况下,随着信噪比的增加,该算法的性能均优于最近插值、线性插值和低通滤波插值算法。该算法计算复杂度较spline插值和cubic插值低,适于硬件实现。     

基于DFT-BEM模型的LOFDM系统双散射信道最大多普勒扩展估计

栅格正交频分复用（Lattice Orthogonal Frequency Division Multiplexing, LOFDM）系统凭借特殊的网格时频结构和更大的欧式距离特性,在快速移动环境下展现了卓越的抗时变、抗多径能力。最大多普勒扩展作为LOFDM系统自适应策略的重要参数之一,准确的最大多普勒扩展估计对于LOFDM系统发送信号设计以及自适应策略实现十分重要。本文针对LOFDM系统的特殊信号结构以及双散射信道的快时变特性,采用DFT-BEM信道模型近似快时变信道响应,结合快时变信道下LOFDM系统块传输接收实现,利用梳状导频辅助估计多普勒域平均信道频率响应,在此基础上利用信道响应估计值的时间相关函数实现基于F范数的信道最大多普勒扩展估计;并提出基于子空间的最大多普勒扩展估计算法,降低了噪声对最大多普勒扩展估计性能的影响,在低信噪比条件下有效改善了估计性能。      

基于总体最小二乘准则的OFDM系统时变信道估计

信道估计的准确程度直接影响正交频分复用系统的性能。为了提高时变信道估计算法的精度,基于总体最小二乘准则( TLS)提出了一种时变信道的估计方法。该方法用线性模型对时变信道进行建模,不仅考虑了信道噪声,同时也兼顾了模型误差。该方法能较好地跟踪信道的变化,显著消除模型误差。仿真结果表明所提算法的均方误差介于最小二乘算法与最小均方误差算法之间,在不同归一化多普勒频移下,该算法具有较好的稳健性。     

基于Kalman滤波跟踪的MIMO-OFDM半盲信道估计

为克服常用的最小均方(LS)估计算法误差平底较高,且需要占用大量导频资源跟踪时变信道的缺点,提出一种基于Kalman滤波跟踪的MIMO-OFDM半盲的信道估计算法,该算法在采用少量导频的前提下,建立参数化信道模型,采用自适应Kalman滤波技术跟踪时变信道状态信息。仿真表明:该算法能很好地跟踪时变信道状态,显著降低多普勒频移条件下估计的均方误差。     

基于分块导频的SC-FDE信道估计算法改进

随着计算机科学技术的不断发展,分块导频的SC-FDE信道估计算法受到了越来越多的重视。信道估计与频域均衡是单载波频域均衡（SC-FDF）系统的两大关键技术。其中,信道均衡是通过对估计出的信道衰减特征进行补偿,从而减小信号在传输过程中所受外界的影响,信道估计与频域均衡性能的好坏共同决定系统最后均衡的效果。因此,研究基于分块导频的SC-FDE信道估计算法改进具有非常重大的意义。本文介绍了SC-FDE系统和SC-FDE系统模型,阐述了信道估计和理论分析,并且进行了理论分析和信道与噪声方差估计,最后分析了系统仿真结果。     

利用ICI自消除改善OFDM系统时变信道估计与均衡的性能

正交频分复用(OFDM)系统受到时变信道的影响,产生载波间干扰(ICI),导致系统性能严重下降。消除ICI最有效的方法是频域均衡,但这需要准确的信道估计。基扩展模型(BEM)能够准确逼近时变信道,从而将对信道的估计转化为对少量模型参数的估计。然而,在使用导频符号对参数进行估计时,来自相邻非导频符号的ICI干扰,却严重影响了估计的准确性。为此,通过分析子载波所产生的ICI系数的变化特性,该文提出采用ICI自消除方法来减小参数估计中所存在的ICI项,以提高估计的准确性,从而改善时变信道估计与均衡的性能。仿真结果验证了该方法的有效性,相比单纯基于BEM的信道估计方法,能够得到更准确的时变信道,以及更好的ICI消除效果。     

OFDM系统中低复杂度的时变信道迭代均衡算法

针对正交频分复用系统在时变信道中的均衡问题,提出了一种低复杂度的时变信道均衡算法。该算法首先运用一阶多项式基扩展模型对时变信道进行建模,利用频域信道矩阵能量主要集中在对角线附近的特点,将频域信道矩阵按梳状导频的位置沿对角线分块,然后运用高斯置信传播算法分别进行线性迫零均衡。算法避免了矩阵求逆运算,降低了计算复杂度,同时有效补偿了多普勒频移引起的载波间干扰,提高了系统性能。计算机仿真结果和算法复杂度分析表明,提出的分块迭代均衡算法有效降低了时变信道中系统的误码率,并且具有复杂度低,可分布式计算的特点,因此适用于专用集成电路等硬件实现。      

Intercarrier interference in MIMO OFDM

In this paper, we examine multicarrier transmission over time-varying channels. We first develop a model for such a transmission scheme and focus particularly on multiple-input multiple output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Using this method, we analyze the impact of time variation within a transmission block (time variation could arise both from Doppler spread of the channel and from synchronization errors). To mitigate the effects of such time variations, we propose a time-domain approach. We design ICI-mitigating block linear filters, and we examine how they are modified in the context of space-time block-coded transmissions. Our approach reduces to the familiar single-tap frequency-domain equalizer when the channel is block time invariant. Channel estimation in rapidly time-varying scenarios becomes critical, and we propose a scheme for estimating channel parameters varying within a transmission block. Along with the channel estimation scheme, we also examine the issue of pilot tone placement and show that in time-varying channels, it may be better to group pilot tones together into clumps that are equispaced onto the FFT grid; this placement technique is in contrast to the common wisdom for time-invariant channels. Finally, we provide numerical results illustrating the performance of these schemes, both for uncoded and space-time block-coded systems.     

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。      

Iterative Joint Channel Estimation and Signal Detection for OFDM System in Double Selective Channels

Intercarrier interference caused by fast time-varying multipath fading channels degrades the system performance of high-mobility orthogonal frequency division multiplexing systems. This study considers the challenging problem of joint channel estimation and signal detection in high mobility environments. The estimation method is based on a pilot-aided linear approximation channel modeling and iterative process. After each iteration, the channel estimates are refined with the fed-back detection signal. The channel is re-estimated iteratively, detected increasingly reliable signals. The proposed method is independent of the Doppler-spectrum, delay-profile shape and the number of paths. Numerical simulation results indicate that the proposed method is highly robust to fast time-varying multipath fading channels.     

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。     

基于序贯蒙特卡罗滤波的MIMO快时变信道跟踪

高数据传输速率以及终端的高速移动,导致无线通信信道具有时间选择性与频率选择性两个特征.本文主要研究了基于训练序列的多输入多输出（MIMO）时变频率选择性衰落信道的估计与跟踪问题.首先,根据时变无线信道的动态性,将信道冲击响应近似看作一个低阶的自回归矢量过程（AR）,以便于进行时变信道的跟踪.接着在此模型的基础上,利用序贯蒙特卡罗滤波对MIMO通信系统中的双选择性信道进行了跟踪;跟踪过程中需要与信号检测交替进行,即在状态变量的预测和新息修正的中间要进行一次码元的检测,所采用的方法是极大似然序列检测,最后与扩展卡尔曼滤波作了比较.仿真结果表明,在信道噪声是非高斯的情形下,序贯蒙特卡罗滤波的跟踪性能更优越于扩展卡尔曼滤波.     

Time and Frequency Synchronization with Channel Estimation for SC-FDMA Systems Over Time-Varying Channels

The constant amplitude zero autocorrelation sequence based synchronization and its usage in the block-type channel estimation for the single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) systems are vulnerable to the time-varying channels. Therefore, the channel estimation errors limit the performance of SC-FDMA systems in fast fading environments and result an irreducible error floor. In this paper, cyclic prefix based maximum likelihood estimator of time/frequency synchronization with comb-type channel estimation for the SC-FDMA systems are proposed to track the channel variations. Moreover, the residual time/frequency offsets calculations are derived for SC-FDMA systems. Simulation results confirm and illustrate that the proposed receiver is capable of tracking fast fading channel parameters and improving the overall performance as compared with the conventional receiver.     

Estimation of time-varying channels for pilot-assisted OFDM systems

Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems encounter performance degradations because of the time-varying (TV) channels common in wireless environments. The channel variations within one OFDM symbol introduce intercarrier interference. In this case, the frequency domain channel matrix is no longer diagonal, hence the corresponding channel estimation is challenging. In this article, two novel TV channel estimation approaches are proposed for the pilot-assisted OFDM systems, where the channel is approximated by the high-order linear model or the piece-wise linear model in time domain. The least square estimation is derived for the two kinds of channel approximations. The simulation is performed based on realistic TV channels with a fairly high Doppler spread. The results show the significant decreasing of the estimation mean square error using the proposed approaches.     

一种OFDM导频的信道估计算法的研究

提出了一种基于编码的OFDM系统的导频符号迭代辅助信道估计。利用信道解码器中的APP符号来形成虚拟的导频。与原有的信道估计算法相比,此种算法不仅在一般的信道条件下具有良好的性能,而且更加适合快变信道条件下的OFDM系统。仿真结果表明:提出的OFDM信道估计算法不仅可以给出精度较高的信道信息,而且近似达到EM信道估计的性能。