OFDM水声通信中基于压缩传感的稀疏信道估计

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声通信中常规的最小均方（least square, LS）信道估计方法需要大量训练导频且得不到较高估计精度的问题,提出了一种基于压缩传感原理的OFDM稀疏水声信道估计方法。该方法首先以正交短时傅里叶基构成的训练波形为OFDM的导频来“感知”信道,然后利用压缩传感技术的稀疏重构算法来对信道进行重构。〖JP2〗基于实测水声信道的仿真结果表明,在相同估计精度前提下,基于压缩传感的信道估计方法较常规的LS算法所需训练导频数得到大幅度减小,传输效率得以提高,且对噪声的鲁棒性增强,较好地适应了双扩展稀疏水声信道,尤其适用于动平台OFDM水声通信系统。     

多频带OFDM超宽带系统同步及信道估计算法

针对标准多频带正交频分复用超宽带系统,基于前导训练序列研究其同步及信道估计算法。相关检测用取中点来减小粗定时误差范围。细定时利用系统零保护间隔的特点找相邻窗口最小能量比,对频偏不敏感且抗多径干扰。对定时位置进行修正,避免了信息数据的丢失及符号间串扰。采用基带数字域跳频解跳的机制,使载波频偏的影响归结为与单频带系统一致,简化了同步算法。仿真表明,在较恶劣的信道条件下,残余定时误差仍很小,并由信道估计及均衡有效的吸收,频率同步及系统差错性能良好。     

用于有虚载波OFDM系统的信道估计算法

提出了一种适用于有虚载波的正交频分复用系统的改进信道估计算法。由于传统的信道估计器无法估计虚载波处的信道传输函数,从而逆离散傅里叶变换导致信道能量泄漏,使得时域滤波方法不能直接应用。为了解决这个问题,利用信道冲激响应的有限性,推导了以最小二乘法(least square, LS)来估计虚载波处的信道传输函数。进一步观察信号子空间和噪声子空间中噪声的相关性,使用最大后验概率准则估计出信号子空间的噪声并消除其带来的估计误差。该算法不仅可在训练模式下应用,也可推广应用于基于判决反馈的跟踪模式。仿真结果表明,改进算法无误符号率平台效应,且其误符号率较传统LS算法有2 dB的信噪比增益。     

低复杂度无线OFDM自适应信道估计算法

提出了一种基于传输信道状态检测的低复杂度无线OFDM系统自适应信道估计算法,利用导频子载波在时频方向对当前信道状态进行统计检测,动态跟踪信道参数的变化特征,自适应选择当前条件下的最优内插滤波系数;同时简化传输信道先验统计信息求解,以此作为滤波系数选择的依据.仿真结果表明,在低复杂度条件下可以获知当前信道模型化参数近似统计信息,利用较少的计算资源就能获得较好的自适应性能;从而有效克服了二维Wiener滤波器实现复杂度高,以及传统信道估计按照最恶劣信道情况上限进行设计所导致的非匹配性估计性能损失.     

基于导频的OFDM信道估计小波核SVM算法

针对传统多径衰落下的OFDM导频信道估计性能低下,地板效应的缺陷,提出了基于导频的小波递归最小二乘支持向量机(WRLS-SVM)时变信道频率估计算法。首先讨论了小波成为核函数的条件,构造了小波核。然后将根据结构风险递归二乘最小化准则回归估计支持向量机原理,把导频训练序列映射到高维空间,并在高维空间采用结构小波核函数,达到了将低维空间的非线性估计转化为高维空间的线性估计的目的。仿真结果表明,在快衰落信道条件下,小波递归最小二乘支持向量机导频信道估计方法可以获得较好误码性能。该方法优于传统的信道插值方法。     

快时变信道下基于深度学习的OFDM系统信道估计

针对快时变信道的非平稳特性会造成信道估计性能变差的问题,在基扩展模型下提出了一种基于深度学习的信道估计算法,并将其应用于正交频分复用(orthogonal frequecy division multiplexing, OFDM)系统中。首先,根据快时变信道矩阵的局部相关特性,构建时频特征提取网络,利用卷积结构提取快时变信道在时域和频域的相关特征,并嵌入到下一级网络中进行特征的融合。其次,利用门控循环网络捕捉信道在不同符号处的变化相关性,在快时变信道环境下实现更准确的信道估计。仿真结果表明,与其他快时变环境下的信道估计算法相比,算法的估计性能提升明显;同时,网络的轻量化结构使算法的复杂度最低下降20%。     

基于RLS的联合同步和信道估计算法

针对采用跳频正交频分复用(frequency hopping orthogonal frequency division multiplexing, FH-OFDM)系统进行战时通信时存在的高误码率(bit error rate, BER)问题,对定时偏差(timing offset, TO)、载波频率偏差（carrier frequency offset, CFO）和采样率偏差(sampling frequency offset, SFO)进行综合考虑,提出一种导频辅助的联合同步和信道估计算法。在时域中分别对TO和子载波干扰项进行预先补偿。使用线性误差函数来配合递归最小二乘法对信道冲激响应、CFO和SFO进行估计。采用改进的极大似然算法对迭代参数的初始值进行估计,提高了估计的准确度。分析并给出FH OFDW系统频谱效率的权衡标准。仿真结果表明,该系统工作在1 000 hop/s时,该算法的估计均方差和BER均优于传统的算法。     

基于LSTBC-OFDM系统的信道估计简化算法

针对MIMO-OFDM通信系统中基于导频的常规信道估计算法存在矩阵求逆过程,使算法计算量过大的现象,提出了一种基于最小二乘(LS)的信道估计简化算法。该算法利用分层结构的空时分组编码技术(LSTBC)和优化设计的导频符号,避免了LS算法的矩阵求逆过程,大大降低LS算法的复杂度和运算量。仿真结果表明,该方法在运算复杂度显著降低的情况下,仍可取得和原算法同样的性能结果。     

ZP-OFDM的简单数据处理和信道估计算法

为简化接收端信道估计和数据检测的复杂度,对使用零保护间隔(zero padding,ZP)的正交频分复用(orthogonal frequency division modulation,OFDM)系统提出一种简单的数据处理和信道估计算法。利用插入ZP的特殊结构,经过时域简单处理,将信道矩阵变为循环矩阵,再对时域接收数据进行傅里叶变换,得到频域接收和发送数据一一对应的关系,可以和使用循环前缀(cyclic prefix,CP)的OFDM一样进行频域插入导频、频域信道估计和频域一阶均衡。仿真结果表明,使用ZP的OFDM系统节省了发送功率,在慢时变信道情况下具有和CP-OFDM相比拟的性能。     

一种基于导频的OFDM系统信道估计方法

提出一种使用矩形导频图案的OFDM信道估计方法。接收端首先在频率方向估计信道,然后在时间方向插值。该方法仅需累加和少量乘法运算就能估计出信道冲激响应,复杂度低,实时性高。在未编码16QAM-OFDM系统中,通过仿真将提出的方法与线性、cubic和MMSE插值法进行均方误差和误比特率的比较。结果表明该方法性能优于前两者,接近后者。     

Blind channel estimation for multiple antenna OFDM system subject to unknown carrier frequency offset

The problem of channel estimation for multiple an- tenna orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） systems subject to unknown carrier frequency offset （CFO） is addressed. Multiple signal classification （MUSIC）-Iike algorithm, which generally has been used for direction estimation or frequency estimation, is used for channel estimation in multiple antenna OFDM systems. A reduced dimensional （RD）-MUSIC based algorithm for channel estimation is proposed in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO. The Cramer-Rao bound （CRB） of channel estimation in multiple antenna OFDM systems with unknown CFO is derived. The proposed algorithm has a superior performance of channel estimation compared with the Capon method and the least squares method.     

基于EM的MIMO-OFDM系统MAP信道估计算法

最大后验概率（maximum a posteriori, MAP）信道估计算法应用于MIMO-OFDM系统时将带来大规模矩阵求逆和乘积运算,且OFDM符号的数据传输效率随着发送天线的增多逐渐下降。针对这些弊端,提出一种基于期望最大化（expectation maximum, EM）的MAP信道估计算法,并分析了算法的性能。该算法利用EM算法把多输入输出信道估计问题化简为一系列独立的单输入输出问题,避免了大规模矩阵运算,降低了MAP算法的计算复杂度;为进一步改善MAP算法的数据传输效率及其估计性能,可通过对多个连续的OFDM符号进行联合信道估计。通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

引入阈值和判决指导的DFT信道估计算法

针对传统的基于离散傅里叶变换（discrete Fourier transform, DFT）的信道估计算法中滤噪性能不够理想的问题,提出了一种在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中引入阈值和判决指导的DFT信道估计算法,采用阈值法对噪声进行两次降噪处理。仿真结果表明,该算法在高信噪比和低信噪比下均可提高信道估计的性能,其归一化均方误差(normalized mean square error, NMSE)指标优于传统算法。     

OQAM/OFDM系统中基于信道估计的原型滤波器设计

针对正交频分复用/交错正交幅度调制系统频率选择性信道,提出了基于信道估计的原型滤波器设计方案。就其导频频谱效率低的问题,提出了能够提高频谱效率的导频结构,并进行了信道估计。用信号与干扰加噪声比的倒数衡量原型滤波器对信道估计的影响并将其作为优化问题的约束条件之一,将最小化阻带能量作为目标函数,对原型滤波器的设计问题进行建模。为了加快收敛速度,保证获得全局最优解,利用基于块的分支定界法对原型滤波器的优化问题进行求解。仿真结果证明了所提方法的有效性。     

噪声鲁棒变步长LMS算法及其在OFDM水声信道均衡中的应用

针对最小均方(least mean square, LMS)算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)条件下性能较差的问题,提出一种噪声鲁棒变步长LMS(noise robust variable step-size LMS, NRVSLMS)算法。该算法通过结合改进的双sigmoid函数和误差信号自相关函数,在迭代过程中动态调整步长的大小,解决了传统LMS算法中收敛速度、跟踪性能和稳态性能互相矛盾的问题。理论分析和仿真结果表明,与其他变步长算法相比, NRVSLMS算法抗噪声能力强,具有良好的跟踪速度和稳态性能。将该算法应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声信道均衡中,与现有LMS类自适应均衡方法相比,基于NRVSLMS算法的信道均衡方法能够显著降低系统误码率(bit error rate, BER)和均方误差(mean square error, MSE)。     

Blind CFO estimation algorithm for OFDM systems by using generalized precoding and trilinear model

This paper discusses the blind carrier frequency offset (CFO) estimation for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems by utilizing trilinear decomposition and generalized precoding. Firstly, the generalized precoding is employed to obtain multiple covariance matrices which are requisite for the trilinear model, and then a novel CFO estimation algorithm is proposed for the OFDM system. Compared with both the joint diagonalizer and estimation of signal parameters via rotational invariant technique (ESPRIT), the proposed algorithm enjoys a better CFO estimation performance. Furthermore, the proposed algorithm can work well without virtual carriers. Simulation results illustrate the performance of this algorithm.     

基于内插结合MMSE均衡消除OFDM系统相位噪声的算法

针对正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统对相位噪声的敏感特性,提出一种基于内插结合最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)均衡消除OFDM系统相位噪声的算法,通过在发射端的IFFT之前,对符号进行零子载波的内插,可有效地降低OFDM系统相位噪声造成的子载波间干扰（inter carrier interference, ICI）,提高信干比。通过MMSE均衡方式,可消除OFDM系统相位噪声造成的公共相位误差（common phase error, CPE）。仿真结果表明,本算法可以消除CPE引起的整个信号星座的旋转,同时大大降低ICI引起的信号星座点的云状发散,OFDM系统的相位噪声在高斯信道和多径信道下都能够得到有效抑制,且复杂度低、实现简单,具备良好的实用价值。