OFDM水下通信系统信道估计插值算法性能分析

在正交频分复用(OFDM)水下通信系统中,信道估计作为一项关键技术直接影响着系统的性能.研究基于导频信息的线性插值、二阶多项式插值、三次样条插值等信道估计插值算法,应用Matlab仿真给出它们的性能比较,得出不同插值算法下OFDM系统误比特率(BER)和信噪比(SNR)之间的变化关系,以及在不同导频间隔和不同多普勒频移条件下的误比特率曲线图,从而为更好的设计导频间隔,进行水声信道估计提供有力的参考.     

LTE-A系统中基于小区参考信号的信道估计算法

增强型长期演进（LTE-A）系统中,通常利用插值算法估计出所有数据位置的信道频率响应值。针对传统的线性最小均方误差（LMMSE）算法需要预先获取信道统计特性,矩阵实时求逆运算量大的问题,提出了一种改进的频域LMMSE信道估计插值算法。首先通过导频插值来增加虚拟导频,以此提升算法性能;然后借助时域内的信道能量比较集中的优势,给出了自相关矩阵和信噪比的近似估计方法;最后采用滑动窗方法进一步简化算法复杂度,从而完成频域LMMSE插值。仿真结果表明,所提算法总体性能优于线性插值以及基于离散傅里叶变换（DFT）的插值方法,且与传统LMMSE插值算法具有相近的误码率（BER）和均方误差（MSE）;但与传统算法相比,运算次数降低了98.67%,实现了算法性能与复杂度的较好折中,适用于实际的工程应用。     

双衰落信道下OFDM信噪比估计算法

基于最小均方误差方法,在双衰落信道下,提出利用周期PN序列作为导频的信噪比(SNR)估计算法。在导频2侧插入保护间隔降低子载波间干扰对导频的影响,在时域进行相关运算消除噪声干扰,从而得到较精确的信道参数。仿真结果表明,该算法能较准确估计SNR,且可通过改变周期PN序列满足不同信道环境下的性能要求。     

一种适用于DVB-T/H系统的自适应信道估计算法

提出了一种基于导频的自适应信道估计算法,该算法在最小平方误差(LS)算法的基础上采用两维插值方法估计出无线信道的频率响应:在时域上进行线性插值,在频域上根据系统软判决信噪比自适应地进行线性插值或维纳滤波插值。在地面数字视频广播(DVB-T)系统中的仿真结果表明,该算法具有较高的性能,而且在信噪比较高的情况下,它的复杂度很低,可以进一步应用于手持数字视频广播(DVB-H)系统中。     

基于MLS的NB-IoT系统下行信道估计算法

窄带物联网(NB-IoT)是3GPP针对低功耗、广覆盖类业务定义的新一代蜂窝物联网技术,是实现万物互联的重要技术之一,而信道估计则是NB-IoT终端能否准确恢复发射信号的基础。通过对NB-IoT中基于导频的下行信道估计算法进行研究,提出基于移动最小二乘法(MLS)的信道插值估计算法。在发射端插入导频信号,根据接收端的信号计算导频点信道参数,并引入紧支的概念,利用附近子域对导频点的影响权重估计信道参数。仿真结果表明,与线性插值和二次插值算法相比,采用该算法进行信道估计系统误码率较低,并且算法的计算复杂度也未显著增加。     

基于导频的OFDM系统信道估计插值算法

无线通信中正交频分复用(OFDM)信道的时延扩展与传输一帧数据所占的时段相比,所占比例很低。较少的点数就能表征信道的时域离散冲击响应,对应地,相同的点数也能在频域表征信道的所有信息。利用该原理得到的信道插值估计算法运算简单,所需导频数少,信道估计均方误差随信噪比的增加呈指数递减。计算机仿真结论验证了理论分析的正确性。     

协作多小区正交频分复用系统联合信道估计扩展算法

多小区联合信道估计(MC-JCE)是多小区协作联合处理技术实用化的基础,然而现有MC-JCE算法需满足各小区信道功率延迟谱(PDP)相同且已知的条件。针对这一不足基于协作多小区正交频分复(OFDM)系统框架首先探讨在多小区信道PDP存在差异但已知条件下多小区联合信道估计的扩展算法(MC-eJCE),进而提出未知该信息条件下多小区联合信道估计的修正算法(MC-mJCE),同时为降低算法运算复杂度并获得信道估计最小的均方误差(MSE)。采用梳状导频最优导频设计,推导了以上MC-JCE算法的克拉美罗界(CRB)。仿真显示在多小区信道PDP存在差异条件下所提MC-eJCE和MC-mJCE算法都具有良好MSE性能,而基于以上算法信道估计的空频块码(SFBC)协作联合传输也具有良好误码率(BER)性能。     

基于小波去噪与离散余弦变换相结合的正交频分复用系统信道估计算法

针对传统的基于离散余弦变换(DCT)信道估计算法没有处理循环前缀之内噪声的问题,提出了一种基于小波去噪与DCT插值相结合的正交频分复用(OFDM)系统信道估计方法。首先,采用最小二乘(LS)法对接收到的导频信号进行信道初步估计;然后,对LS法估计出的结果进行离散小波阈值去噪处理;最后,利用DCT插值对循环前缀内的噪声再次处理,以进一步减小噪声的影响。在Matlab 2012平台上仿真,与传统的基于DCT信道估计算法相比较,误码率相同的条件下,所提算法的信噪比(SNR)性能提升了1 dB左右;均方误差相同的条件下,所提算法的SNR性能提升2 dB左右。仿真实验结果表明,该算法能够较好地减小加性高斯白噪声(AWGN)的影响,并有效提高信道估计的准确度,其总体性能较基于DCT的信道估计算法更优。     

基于交叉熵算法的NC-OFDM系统导频设计

交叉熵算法是目前逐步优化而形成的的一种计算方法,在解决多种优化组合的问题上具有较好的性能。在基于信道均方误差的准则下,本文基于交叉熵算法,提出一种适用于非连续正交频分复用（Non-contiguous Orthogonal Frequency Division, NC-OFDM）系统上的导频设计方法。该方法先按照伯努利分布生成导频位置的随机样本,得出信道估计的最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MSE）的样本值,然后通过更新规则对分布参数进行更新,经过几次迭代得到较优的导频位置。仿真结果表明,使用该方法得到的信道具有更好的MSE性能及误比特率(Bit Error Rate,BER)性能。     

基于改进SRGAN的OFDM信道估计方法

在正交频分复用(OFDM)系统的信道估计过程中,传统信道插值算法是建立在假设导频附近处的估计值存在关联的基础上,当信道特征因无线信道的时变、频变特性而不连续时,估计结果将不理想。针对这一问题,本文引入超分辨率重建模型SRGAN的改进模型——SRWGAN,替代信道估计中的插值处理。在SRWGAN模型中,将导频处的最小二乘(LS)估计值类比于低分辨率图像中的像素点,先通过卷积网络提取信道特征,再通过多个残差网络学习映射关系,然后经上采样层放大,最后通过判别网络WGAN不断判别并提升估计效果。实验结果表明,基于SRWGAN的信道估计效果优于传统的信道估计算法,且与同类型的SRCNN模型相比,同等条件下,当误码率相同时,信噪比(SNR)提升约3 dB,当MSE值相同时,SNR提升约5 dB。     

卫星移动通信信号处理同步技术研究

卫星移动通信信号处理同步技术很大程度上决定了通信的质量。针对卫星移动通信系统中突发信号符号长度短、独特码少的特点,对传统的基于最大似然准则线性相位内插相位估计算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法进行了研究,进行了线性相位内插算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法机理分析;根据噪声平均化原则,提出了一种低导频段数据情况下改进的线性相位内插算法;利用数据段信息和导频段信息整体做频偏估计的方法,提高了导频段个数较少情况下的频偏估计精度;仿真与试验结果表明：改进的线性相位内插算法比传统算法相位同步性能更高,利用整帧数据做频偏估计精度更高,并满足卫星移动通信终端信号处理的要求。     

一种改进的DVB-T信道估计算法

针对传统DVB-T系统信道估计算法估计精度低或复杂度高的问题,为了提高信道估计算法整体性能,提出了一种改进的DVB-T信道估计算法;该算法首先采用最小二乘法估计离散导频处频率响应估计值;进而,利用连续导频对信噪比进行估计;最后,将得到的信噪比估计值与预先设定的信噪比阈值进行比较,若估计值小于阈值,则先经过卡尔曼滤波处理,再在时频二维方向上用高斯插值得到全部子载波的频率响应值,否则直接在时域和频域上进行插值;此方法在信道条件较好时关闭卡尔曼滤波过程,从而有效减少滤波次数,提高算法整体运行速度;仿真结果表明,该方法能有效提高系统整体性能,减少在噪声影响较大时的干扰,同时也兼顾了算法整体运行速度。     

井下OFDM信道估计算法研究

针对煤矿井下信道情况复杂,多径效应会带来噪声增加和误码率上升等问题,建立了煤矿井下正交频分复用系统模型,研究了井下正交频分复用信道最小平方、最小均方误差估计算法;在矩形导频分配方案的基础上,提出了在时域利用曲线拟合方法实现数据符号处信道系数的估计算法。该算法与插值算法相比,对导频符号处信道系数的准确性要求不高,只要求所构造的函数尽可能接近真实值。仿真结果表明,提出的拟合估计算法和最小均方误差估计算法相比,在估计性能没有太大变化的前提下,大大降低了实现复杂度。仿真结果和理论分析基本一致。     

地空信道下基于OFDM/OQAM系统的信道估计研究*

针对地空信道时变快,正交频分复用/偏移正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统存在固有干扰的问题,提出一种信道估计算法。该信道估计算法包含一种新型的梳状导频结构和一种改进的线性插值算法。提出的新型梳状导频通过将导频周围数据置零来消除系统的固有干扰和减小子载波间干扰对信道估计的影响,且导频分布在整个时间轴上,因而可以较好的跟踪信道状态;改进的线性插值算法通过在时域插零,来减小信道噪声和系统干扰对信道估计的影响。仿真结果表明,提出的梳状导频相比于传统梳状导频具有较好的优势,可有效提高系统的抗误码性能;改进的线性插值算法相比于传统插值算法可有效提高系统的可靠性。     

采用对角分布导频对非线性OFDM系统进行信道估计

对于非线性OFDM系统,采用对角分布导频的信道估计技术并应用不同算法研究。在导频信号的信道估计中一般采用最小二乘法估算信道传输函数。对于数据子载波的信道传输函数在已估算的结果基础上,采用线性插值法和二阶插值法来得到。采用IDFT(反离散傅里叶变换)和DFT(离散傅里叶变换)可以使得信号在时域和频域之间进行相互转换。采用16QAM和QPSK作为信号的调制技术,多径瑞利衰落信道作为信道模型。     

基于前向平均和时域滤波的OFDM信道估计算法

为减少系统中噪声对信道估计的影响,提出了一种基于抑制噪声的信道估计方法.首先对几个连续0FDM信号相同导频位置的信道频率响应前向平均后线性插值,得到所有子载波的信道估计值;然后在时域利用滑行相关系数估计出的时延进行时域滤波.该方法通过在频域和时域的两次减噪,提高了信道估计的精确性,尤其是所提出的前向平均法适用于快衰落信道.仿真结果表明,该方法可将OFDM系统的误码率性能提高4～5 dB.