超宽带室内信道模型及其改进方法研究

对超宽带(UWB)室内信道模型在时域和频域进行了讨论,并介绍了在小范围衰落情况下的时域和频域的多种信道模型,以及较实用的路径损耗模型.根据测量结果分析了传统模型在视距(LOS)和非视距(NLOS)情况下实测数据统计参数与模型参数的差异,并给出改进后的信道模型.最后讨论了超宽带信道建模所面临的困难和研究方向.     

视距相关信道下考虑非理想CSI的MIMO收发联合设计

MIMO系统收发联合设计的性能依赖于信道状态信息(CSI)的质量。在较高通信频段(如6～8GHz)下,信道的视距分量相对于较低频段显著增加,采用传统的CSI模型无法反映实际的信道特点,从而影响联合设计算法的性能。本文在相关莱斯信道下,提出一种考虑高频段环境下非理想CSI的MIMO系统下行链路收发联合设计算法。论文推导出一种基于训练序列的信道估计误差模型代替传统误差模型,并在此基础上以最小化MSE为目标迭代求解最优预编码/解码矩阵。仿真结果表明,该算法在不同的子流数、视距分量、信道相关性以及信道估计误差环境下,具有较好的误码率性能。     

移动通信信道的建模与仿真

针对移动通信的特点,本文以中继卫星通信链路为主要研究对象,分析了该链路通信信道中存在的传播损耗,并以此为基础建立了链路通信的信道模型;最后仿真分析了不同的通信传输速率在加性高斯白噪声(AWGN)衰落信道、多径Rayleigh衰落信道、Rician衰落信道以及复杂衰落信道中的误码率特性曲线,仿真结果表明,满足Rayleigh衰落信道模型的信号分量对系统的性能影响较大,且传输速率越高,信号分量中的反射分量与多径分量影响越大。     

cdma2000中基于分形滤波的信道估计方法

第三代移动通信标准cdma2000采用了基于平行连续导频信道辅助的信道估计体制.本文将分形理论引入多径衰落信道的描述,提出了一种利用分形滤波进行最小均方误差意义下信道参数估计的方法.仿真结果表明,本方法不仅对不同运动速度下的信道都能得到比较准确的估计,从而显著地改善Rake接收机的性能,而且可以自适应跟踪信道衰落的快慢变化.研究同时表明,与传统的随机模型相比,新的分形信道模型能更好地刻画多径衰落的行为.     

基于分形的多径衰落信道估计

该文研究了多径衰落的分形性质,提出了一种利用分形维数和小波重构来改进最小均方误差方法的新型多径衰落信道估计算法。该算法改进了衰落信道参数估计的准确度,并消除了判决方法的错误传递性。仿真结果表明该算法能较准确地估计出多径衰落信道的参数,显著提高快衰落条件下接收机的误码性能。     

一种频选衰落信道下的Turbo多用户检测算法

联合MAP多用户检测与信道解码的迭代多用户检测(MUD)技术可显著提高宽带移动CDMA系统的容量和性能.在多径时变衰落的编码信道下,提出一种迭代实现干扰抑制、符号估计、信道解码的Turbo多用户检测算法.在每次迭代中,MUD自适应地实现干扰抑制并输出符号估计的软信息,软输入软输出的信道解码器使用LOG MAP方法实现信道解码并反馈符号估计的软信息作为下一次TurboMUD迭代的先验信息.仿真结果证实了该算法在频选衰落信道下经两次迭代就能逼近单用户编码CDMA系统的接收性能.     

基于BEM的非平稳双选信道估计方法

面向高速环境下的无线通信系统,针对高速信道的双选衰落和非平稳特性,提出一种基于基扩展模型（Basis Expansion Model,BEM）的贝叶斯滤波的信道估计方法.针对双选衰落特性,采用BEM信道模型,降低估计复杂度,消除子载波间干扰;针对非平稳特性,提出一种基于贝叶斯滤波的联合估计信道冲激响应与时变的时域自相关系数的信道估计方法.仿真分析表明,所提方法相较最小二乘法等传统方法在高速环境下能够提升估计精度和误码率性能.本方法特别适用于高速铁路的无线通信系统.     

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。     

室内X波段离体信道传播特性的测量与建模

研究了在X波段以人体为中心环境的无线信道衰落模型建模方法，围绕可穿戴天线在体表不同部位的无线信道进行了实验和分析.分别在离体与无体场景下测量视距（line-of-sight, LoS）和非视距（non-lineof-sight, NLoS）两种路径的信道衰落，对比分析人体不同部位的阴影效应和穿透损耗，结果表明改变天线穿戴部位，信道衰落曲线的损耗指数和截距均会发生变化；人体穿透损耗与信道频率、收发端天线之间的距离无关.基于现有的模型对实验数据进行拟合，提出一种与人体不同部位相关的带有体表阴影效应、穿透损耗修正因子的离体信道衰落模型.该模型细化了人体不同部位的信道特性，与通用模型相比能更加精地确描述离体信道传播环境.     

NNISA-PF算法的MIMO-OFDM信道估计应用分析

MIMO-OFDM(多输入多输出—正交频分复用)系统的信道估计问题是系统接收机进行相干解调的关键。针对标准粒子滤波算法在MIMO-OFDM信道估计时存在观测系数不准确和粒子退化等问题,提出了一种基于神经网络的重要性样本调整粒子滤波(NNISA-PF)算法。对MIMO-OFDM通信系统及时变信道进行建模,得到了状态空间模型;详细分析了标准粒子滤波的改进算法——NNISA-PF;在MIMO-OFDM快衰落和慢衰落信道下,对Kalman、Bootstrap和NNISA-PF三种滤波算法分别在AWGN、Middleton-A噪声下的NMSE和BER性能进行了仿真对比分析。仿真结果表明,在快衰落和慢衰落情况下,NNISA-PF算法都可以有效对抗噪声干扰,尤其是在非高斯噪声环境下优势明显;NNISA-PF算法可以较准确地对MIMO-OFDM时变信道进行半盲估计,使MIMO-OFDM技术优势得到充分发挥。与现有的半盲信道估计方法相比,该方法具有估计精度高、对非高斯噪声鲁棒性强等优点。     

Sum of Squared Shadowed-Rice Random Variables and its Application to Communication Systems Performance Prediction

The distribution of the sum of non-negative random variables plays an essential role in the performance analysis of diversity schemes for wireless communications over fading channels. While for common fading models such as the Rayleigh, Rice, and Nakagami, the performance of diversity systems is well understood, a minor attention has been devoted to the shadowed-Rice (SR) case, namely a Rice fading channel with fluctuating (e.g. random) Line of Sight (LOS) component. Indeed, the analytical performance evaluation of diversity systems on SR fading channels requires the availability of handy expressions for the distribution of the combined received power. To this end, the rationale of this paper is twofold: first, to evaluate the distribution of the sum of SR random variables, both for the case of independent as well as correlated LOS components, and then to carry out an extensive performance analysis of maximal ratio combining (MRC) detection scheme on SR fading channels.     

Mobile-to-mobile fading channels in amplify-and-forward relay systems under line-of-sight conditions: statistical modeling and analysis

This paper deals with the modeling and analysis of narrowband mobile-to-mobile (M2M) fading channels for amplify-and-forward relay links under line-of-sight (LOS) conditions. It is assumed that a LOS component exists in the direct link between the source mobile station (SMS) and the destination mobile station (DMS), as well as in the links via the mobile relay (MR). The proposed channel model is referred to as the multiple-LOS second-order scattering (MLSS) channel model. The MLSS channel model is derived from a second-order scattering process, where the received signal is modeled in the complex baseband as the sum of a single and a double scattered component. Analytical expressions are derived for the mean value, variance, probability density function (PDF), cumulative distribution function (CDF), level-crossing rate (LCR), and average duration of fades (ADF) of the received envelope of MLSS channels. The PDF of the channel phase is also investigated. It is observed that the LOS components and the relay gain have a significant influence on the statistics of MLSS channels. It is also shown that MLSS channels include various other channel models as special cases, e.g., double Rayleigh channels, double Rice channels, single-LOS double-scattering (SLDS) channels, non-line-of-sight (NLOS) second-order scattering (NLSS) channels, and single-LOS second-order scattering (SLSS) channels. The correctness of all analytical results is confirmed by simulations using a high performance channel simulator. Our novel MLSS channel model is of significant importance for the system level performance evaluation of M2M communication systems in different M2M propagation scenarios. Furthermore, our studies pertaining to the fading behavior of MLSS channels are useful for the design and development of relay-based cooperative wireless networks.     

一种新的Jakes模型参数计算方法

本文分析了小尺度无线衰落信道的理论参考模型—Clark模型,比较了两种较为重要的确定性仿真模型的参数计算方法—精确多普勒扩展法（MEDS）和随机精确多普勒扩展法（R_MEDS）,提出了一种新的用于仿真平坦衰落信道Jakes模型的参数计算方法,即在MEDS的基础上对离散多普勒频率引入随机抖动。仿真数据和图形表明,在模型复杂度较低的情况下,新的信道模型的自相关和互相关特性较R_MEDS有很大改善,而且与原始MEDS相比,新模型多普勒频率为随机变量,可以有效仿真瑞利衰落、多个不相关的瑞利衰落和频率选择性衰落信道等,并且可以结合工程需要设定随机抖动幅度,保证了衰落信道的不相关性和遍历性的有机统一。      

Statistical Modeling and Analysis of Mobile-to-Mobile Fading Channels in Cooperative Networks Under Line-of-Sight Conditions

Recently, mobile-to-mobile (M2M) cooperative network technology has gained considerable attention for its promise of enhanced system performance with increased mobility support. As this is a new research field, little is known about the statistical properties of M2M fading channels in cooperative networks. So far, M2M fading channels have mainly been modeled under the assumption of non-line-of-sight (NLOS) conditions. In this paper, we propose a new model for M2M fading channels in amplify-and-forward relay links, where it is assumed that a line-of-sight (LOS) component exists in the direct link between the source mobile station and the destination mobile station. Analytical expressions will be derived for the main statistical quantities of the channel envelope, such as the mean value, variance, probability density function (PDF), level-crossing rate (LCR), and average duration of fades (ADF) as well as the channel phase. Our results show that the statistical properties of the proposed M2M channel are quite different from those of double Rayleigh and double Rice channels. In addition, a high-performance channel simulator will be presented for the new M2M channel model. The developed channel simulator is used to confirm the correctness of all obtained theoretical results by simulations.     

基于多中继导频频分复用的协同通信系统信道估计算法

本文针对频率选择性衰落环境下结合正交频分复用技术的放大转发多中继协同通信系统,提出了基于导频频分复用的频域信道估计算法,包括最小二乘（LS）估计算法和线性最小均方误差（LMMSE）估计算法。理论分析和仿真结果表明,该算法不仅成功分辨了多中继协同通信系统的所有频域信道衰落系数,避免了各中继节点转发的导频符号在目的节点上的混叠干扰,而且减少了频域信道估计所需的导频符号数量和时隙周期长度,提高了协同通信系统的传输效率和频谱利用率,同时显著提高了信道估计的精度,降低了算法的复杂度,具有较高的实用价值。      

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。     

OFDM系统中基于分组导频的迭代信道估计算法

对OFDM系统中由于信道的时变性产生的载波间干扰进行了分析,并在此基础上提出了一种分组导频结构的DFT迭代信道估计算法。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,而且近似达到理想信道估计的性能。     

高速移动环境下基于深度学习的信道估计方法

针对高速移动环境下信道快时变、非平稳特性导致下行链路信道估计性能受限的问题,本文提出一种基于深度学习的信道估计网络,即ChanEstNet.ChanEstNet使用卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）提取信道响应特征矢量和循环神经网络（Recurrent Neural Network,RNN）进行信道估计.我们利用标准的高速信道数据对学习网络进行离线训练,充分挖掘训练样本中的信道信息,使其学习到高速移动环境下信道快时变和非平稳的特点,更好的跟踪高速环境下信道的变化特征.仿真结果表明,在高速移动环境下,与传统方法相比,所提信道估计方法计算复杂度低,性能提升明显.     

一种分布式多入多出(MIMO)信道的容量研究

分布式MIMO系统结合了点对点MIMO信道与分布式天线系统两者的特点，能改善链路的质量，提高覆盖面积。本文提出了一种包含路径损耗、阴影衰落与小尺度衰落的分布式MIMO信道模型，分析推导了采用该模型时的分布式MIMO信道容量。通过计算机仿真，研究分析了阴影衰落、Rice信道因子K等因素对分布式MIMO上行信道容量的影响，得出了分布式MIMO信道容量空间分布的特点。