基于压缩感知的OFDM系统稀疏信道估计新方法研究

提出了一种基于压缩感知理论的正交频分复用(OFDM)系统稀疏信道估计的新方法,并具体采用正交匹配追踪(OMP)压缩感知算法对OFDM时域信道脉冲响应进行估计。与传统的最小二乘算法比较,它可以在使用较少导频的条件下获得很好的信道估计性能,从而可以提高系统频谱有效性。根据仿真和压缩感知理论分析确定了OMP信道估计中最佳导频数和最佳导频位置。     

一种基于压缩感知的OFDM信道估计中确定性导频方案

基于压缩感知的OFDM信道估计方法通过充分利用信道冲激响应在时域的稀疏特性,在感知矩阵满足可重构条件下,能近似完美的重构信道并显著降低导频开销。本文基于感知矩阵相关系数最小化准则,设计了一种最优的确定性导频方案,在无虚子载波的OFDM系统中采用正交匹配跟踪算法时实现了与随机导频方案相同的信道估计性能,而在实际的存在大量虚子载波的OFDM系统中获得比随机导频方案更优的性能。     

含非线性失真的OFDM系统压缩感知信道估计

针对5G高频段大带宽通信引入的器件非线性因素,利用信道与非线性噪声的双重稀疏性,提出一种含有非线性失真影响的OFDM系统压缩感知信道估计方法.在发射机中提出分组导频结合级联限幅方案,以保护第1组导频不受非线性失真影响;在接收机中基于第1组导频进行压缩感知信道估计,再将信道响应作为先验信息,利用第2组导频进行压缩感知非线性失真估计.仿真表明,该方法具有良好的性能,且无需迭代运算及先验信息.     

一种基于压缩感知的正交频分复用信道估计中确定性导频方案

基于压缩感知的正交频分复用(OFDM)信道估计方法通过充分利用信道冲激响应在时域的稀疏特性,在感知矩阵满足可重构条件下,能近似完美的重构信道并显著降低导频开销。基于感知矩阵相关系数最小化准则,设计了一种最优的确定性导频方案,在无虚子载波的OFDM系统中,采用正交匹配跟踪算法时,实现了与随机导频方案相同的信道估计性能;而在实际的存在大量虚子载波的OFDM系统中,获得比随机导频方案更优的性能。     

基于改进的离散随机近似方案的导频研究

为解决传统信道估计方法在稀疏信道估计的性能不够理想,许多算法没有考虑到导频放置等问题,将压缩感知理论(Compressed Sensing,CS)应用到稀疏信道估计中.基于CS理论测量矩阵互相关最小化的导频图案设计的分析,提出信道估计均方误差最小准则来选择CS算法的方法,建立OFDM系统模型和导频设计方案.仿真结果表明:改进的离散随机近似方案的导频设计,比遍历性搜索收敛更快更有效,对基于OMP算法的信道估计性能有较大幅度提升.     

OFDM系统中最优导频序列的设计方案

在正交频分复用(OFDM)系统中,接收信号易受频率选择性衰落信道的影响产生失真,准确的信道估计变得必不可少。考虑到无线信道的内在稀疏性、压缩感知技术挖掘信道稀疏特征的有效性,研究了基于压缩感知技术的OFDM稀疏信道估计。针对导频位置影响信道估计性能的问题,提出了一种反馈型的导频优化算法,该算法基于离散傅里叶变换(DFT)子矩阵中各个列之间互相干性最小的原则,同时结合信道状态信息的反馈机制,实现了对导频序列的联合优化。仿真结果表明,与当前的随机优化算法、传统最小二乘信道估计相比,该优化方法有效降低干扰和噪声对信道估计的影响,从而改善了信道估计的性能。     

基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计导频图案设计

针对OFDM系统基于压缩感知的频率选择性衰落信道估计,提出了一种基于压缩感知测量矩阵互相关最小的导频设计准则.仿真结果表明,与使用其他导频图案相比,使用此准则设计出的导频图案使信道估计均方误差和系统的误比特率更小.     

基于压缩感知的非线性 OFDM 系统迭代信道估计算法

针对因非线性失真引起的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）系统信道估计性能下降的问题,提出了一种基于压缩感知的非线性OFDM系统迭代信道估计算法。在算法实现过程中,利用信道与非线性噪声的双重稀疏性,将导频信息作为观测矩阵进行压缩感知信道估计,再将所得信道信息看作观测矩阵进行压缩感知非线性失真估计,进而对信号进行非线性补偿,并逐步循环迭代至算法收敛。仿真表明,在稀疏信道下,该算法在较少的迭代次数下即可有效减小非线性失真对信道估计的影响,且比现有方法性能更优,仿真证明了该方法在性能上的优越性。     

水声OFDM信道压缩感知估计研究

针对传统最小二乘(least square,LS)算法估计时变水声OFDM信道误差较大问题,提出一种基于压缩感知的准确估计方法.首先导出了水声OFDM系统接收序列、发送序列及信道传输矩阵之间的关系;在此基础上利用水声信道稀疏特征,探讨了采用正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法估计水声OFDM信道的方法;分析了导频插入方式、导频数及径数等对水声OFDM信道估计均方误差(mean square error,MSE)的影响.研究表明:当导频随机插入时,OMP算法用较少导频即可准确估计水声OFDM信道的传输矩阵.当信噪比大于10dB时,OMP算法的MSE小于-24dB,比传统的LS算法小18dB.     

低复杂度的压缩感知信道估计方法

针对采用非正交多载波调制的无线通信系统中,信道的稀疏度未知且非零稀疏路径随时间变化的问题,提出了一种基于导频信号互相关运算的压缩感知信道估计方法,利用接收端导频信号互相关计算对信道稀疏度及非零稀疏路径的时延分布进行预估,结合改进的低复杂度压缩感知重构算法得到信道估计结果.针对非正交多载波调制系统具有频谱利用效率高、信道环境适应性强的优点,对非正交多载波调制系统的导频图案进行优化设计,提高压缩感知信道估计算法的精度.仿真结果和理论分析表明:该方法不仅能够提高非正交多载波调制系统的频谱效率,还可以降低系统传输误码率与计算复杂度.     

基于压缩感知的OFDM稀疏信道估计导频优化算法

研究了在正交频分复用（OFDM）系统中基于压缩感知信道估计的导频图案设计问题.为了优化信道估计的性能,提出了优化算法,在基于压缩感知的测量矩阵互相关最小化准则的基础上,通过增大随机生成数进行分组,分别计算每组的互相关值,再进行比较求互相关的最大值从而获得导频图案.仿真结果表明,与使用基于测量矩阵互相关最小化准则的导频图案相比,该优化算法得到的信道估计的最小均方误差要低30%.      

时变OFDM稀疏信道估计中最优导频选择

针对时变OFDM系统中基于压缩感知的频率选择性衰落信道估计,为了提高其估计精度,结合最优导频选择方式,给出一种自适应求最优导频方法。通过闭环反馈信道稀疏度变化的方式,实时的求取最优导频进行信道估计,并与周期性求最优导频方法进行对比分析。仿真结果表明,自适应方法具有更低的信道估计均方误差,与随机方式相比,性能增益平均提高了11 dB,比周期性方法,平均提高了4 dB,且自适应方法误差曲线更平滑。     

基于压缩感知的自适应加权匹配追踪算法

压缩感知（compressed sensing,CS）技术通过减少发射导频数来提高频谱的利用率。将CS技术应用于导频辅助的稀疏度未知的正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）信道估计中,提出一种自适应加权匹配追踪（CS-based adaptive weighting &matching pursuit,AWMP）算法。该算法使用自适应加权、匹配追踪的方法估计信道时域脉冲响应,按照估计信噪比和匹配原则,利用多次迭代进行自适应加权和寻找最佳稀疏度,实现未知信道稀疏度与信噪比的情况下,准确估计信道信息。仿真验证表明,与传统的信道估计算法相比,采用基于AWMP的信道估计方法,能够利用较少的导频信息获得更低的误码率和均方误差。     

OFDM压缩感知信道估计中导频图案设计

为提高基于压缩感知的正交频分复用（orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM）系统信道估计性能,研究了导频图案设计问题.在分析传统导频设计准则所存在问题的基础上,将测量矩阵和单位阵之间的欧式距离作为测量矩阵相关性的定义,进而得到新的基于互相关性最小化的导频设计准则;同时提出一种基于并行树的循环替换导频搜索算法,在每次循环时,依次替换各分枝节点中的每个导频位置,按照导频设计准则,采用先分枝内后分枝间选优的方法,避免了局部最优但全局错误的问题.仿真结果表明,使用新准则来设计导频可以提升稀疏信道估计效果,同时新的导频搜索算法具有较好的收敛性.      

考虑量化的OFDM压缩感知信道估计算法

针对存在量化影响下的正交频分复用系统信道估问题,首先提出利用全相位FFT的ΣΔ量化噪声整形方法,基于信道稀疏性和压缩感知降低噪声大小;然后针对在量化噪声影响下的OFDM系统提出压缩感知信道算法.仿真结果表明,该算法具有良好的估计性能,同时可进一步降低系统噪声大小.     

OFDM系统中一种双选择性稀疏信道压缩感知方法

针对OFDM系统,提出了一种基于压缩感知（CS）的双选择性稀疏信道估计新方法.为解决传统二维插值算法无法准确估计双选择性稀疏信道的问题,通过利用信道在时频域的稀疏特性,将OFDM系统下的双选择性信道模型转化为CS可解的BPIC数学模型,并最终利用基追踪算法对稀疏信道的脉冲冲激响应实现估计.仿真结果显示,新方法能有效减少导频数,提高频谱利用率;在传统的FFT-Linear和FFT-FFT二维联合插值算法无法正确估计出信道响应时,基追踪算法仍能实现对稀疏信道的精确估计.     

MIMO-FBMC系统信道估计方法研究

多输入多输出滤波器组多载波偏移幅度调制(MIMO-FBMC)系统具有容量大、频谱利用率高、良好带外抑制等优点,已成为学术界的研究热点。然而,由于MIMO-FBMC系统存在固有虚部干扰,这些干扰项的存在会导致传统信道估计方法性能恶化。回顾基于导频结构的MIMO-FBMC信道估计方法,仿真分析了多种导频方法的误码率(BER)性能和均方误差(MSE)性能。针对信道具有稀疏特性,研究了基于压缩感知的MIMO系统信道估计方法,提出了一种稀疏自适应信道估计方法,仿真结果表明,压缩感知方法具有比传统导频方法更优的信道估计性能。     

大规模MIMO系统中基于空时相关性的导频减小算法

在大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统信道估计过程中,基站向用户端发送导频信号.由于导频数量与基站发射天线的数量成正比,传统信道估计过程会产生巨大的导频开销,尤其是对于采用频分双工通信方式的(frequency-division duplexing,FDD)大规模MIMO系统.为了解决这一问题,通过利用无线MIMO信道的空间公共稀疏性和时间相关性,提出一种基于压缩感知(compressed sensing,CS)技术的导频开销减小算法,其中,空时相关性用来提高信道估计精度.该算法能够在未知大规模MIMO系统信道稀疏度的情况下,自适应地获取精确的信道状态信息.分析和仿真结果表明提出的算法在减少导频开销方面优于局部公共支撑算法,同时能够维持良好的信道估计性能.     

一种新的基于分布式压缩感知的时变稀疏信道估计

对OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中快时变稀疏信道估计进行了研究,采用CE-BEM模型(Complex Exponential-Basis Expansion Model)对时变信道进行建模。由于信道是稀疏的,所以对应的CE-BEM基的系数也是稀疏的,由此将估计信道的抽头响应问题转化为求解稀疏CE-BEM系数的问题。针对现实稀疏度未知的场景,提出了一种稀疏度自适应的分布式压缩感知(Distributed Compressive Sensing,DCS)算法。考虑到导频放置对性能影响的重要性,提出了一种新的放置方式。仿真结果表明,本文算法有效地提升了估计性能。     

一种组稀疏信道估计中的信号重构优化方法

针对正交频分复用(OFDM)系统信道的稀疏性,同时考虑信道的时间选择性和频率选择性,运用压缩感知理论研究了基于组稀疏压缩感知(GSCS)的时变信道估计方法。该方法通过信道系数和基扩展系数的稀疏表示,提出了组稀疏概念以测量、重构信号。在GSCS信号重构过程中,提出了一种新的优化方法,引入一个纠正过程,剔除错误的原子,提高了组稀疏估计方法的信号重构性能。分别在单天线和多天线系统中进行仿真实验,结果验证了本文方法的优越性。