多天线OFDM系统的线性优化

从Jakes信道模型出发,用KKT优化方法,从信道部分特性已知的情况推导了多天线OFDM系统中发射机与接收机的线性最优化设计问题。仿真比较了多天线OFDM系统的各个子载波之间采用合作的线性优化与非合作的线性优化两种方法在不同最大多普勒频移和反馈时延下发送符号的均方误差。仿真结果表明,当信道特性部分已知时,子载波之间合作的线性优化较之非合作的线性优化有更小的均方误差。可为存在反馈时延的多天线OFDM系统设计提供指导     

空时MIMO无线通信系统随机信道模型的仿真研究与实现

对智能天线、空间分集和MIMO OFDM等多天线技术的信道传输特征进行了分析,提出了一种用于第三代及多天线MIMO无线通信系统的信道模型。该信道模型不仅涉及到接收信号的功率水平分布和多普勒频移,还考虑了信道衰落系数间的相关性以及智能天线阵列的几何分布和到达角度等特性。用3GPP通信协议基于Matlab实现了一个完整的MIMO信道仿真器。最后,通过实验验证了不同无线通信环境下MIMO模拟的信道容量与Shan non理论容量的一致性,从而说明了该仿真器的有效性和实用性。     

OFDM系统中一种基于训练引导的判决反馈均衡技术

针对OFDM系统,提出了一种基于训练引导的判决反馈均衡算法.算法中的信道估计以基于长训练序列的初始估计为基础,结合判决过程中所反映出的信道变化情况而综合得到.并将当前信道的预测值反馈回去,用以对接收的下一个数据符号进行均衡.通过仿真,测试了算法的误符号性能,并与常规的单一训练序列算法和基于导频的线性插值算法进行了比较.仿真结果表明,该算法可以很好的抵抗多径时延扩展和多普勒频移对接收信号的影响,均衡后的误符号性能较单一训练序列算法有3～4dB的性能改善,并能在最大多普勒频移高达275Hz范围内的高速移动环境下对信道衰落实施有效的估计和均衡.     

STBC MPSK系统误码率的闭式解

推导了MPSK调制空时分组码（STBC）系统误码率（SER）的闭式解，并通过仿真对理论误码率进行了分析和验证。通过两种不同的方法，我们分别得到了两发射天线的STBC系统在理想信道估计和存在信道估计误差条件下的理论误码率。仿真表明实际误码率和理论结果非常吻合，所以得到的STBC误码率的闭式解可以作为系统性能评估的精确标准。采用导频码辅助信道估计时，估计误差导致STBCMPSK系统误码率性能损失2～3dB。     

FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。     

MC-DS-CDMA调制通信的矿井巷道信道仿真分析

基于所建立的Nakagami分布矿井巷道宽带统计分段信道模型,仿真研究了多载波直接序列扩频码分多址接入(MC-DS-CDMA)调制技术在矿井巷道中的宽带无线通信性能.仿真结果表明矿井MC-DS-CDMA系统误码率性能主要决定于矿井巷道的幅度衰落情况,而基本不受矿井巷道信道时延扩展的影响.矿井MC-DS-CDMA系统在矿井巷道信道环境下对多普勒频移的抑制能力比较弱.当脉冲干扰发生不频繁时,矿井MC-DS-CDMA系统受脉冲干扰影响不大,但当脉冲干扰发生频繁时,矿井MC-DA-CDMA系统误码率性能恶化.在多用户情况下矿井MC-DS-CDMA系统的误码率性能明显优于矿井DS-CDMA系统.     

非理想信道状态信息下的OFDM比特分配算法

提出一种在非理想信道状态信息条件下,以平均误比特率为目标的正交频分复用(OFDM)比特分配算法.该算法对子信道当前频率响应值进行估计,估计值经延时后反馈至发送端,并以此作为自适应比特分配的依据.仿真结果表明,当信道估计器的均方误差小于-15dB时,信道估计误差对自适应OFDM系统的性能影响不大.采用多个信道估计值来确定比特分配可以减小信道信息延时对系统性能的影响,有效提高系统性能.     

频率选择信道下STBC-OFDM信号盲识别

针对多输入单输出(multiple input single output, MISO)通信系统的空时分组编码正交频分复用(space-time block codes-orthogonal frequency-division multiplexing,STBC-OFDM)信号盲识别问题,提出了一种基于四阶统计量的盲识别算法。该方法首先对MISO通信系统的STBC-OFDM信号进行建模;然后利用STBC-OFDM信号编码矩阵的相关性,构造了不同时延向量下接收信号OFDM块的时延四阶矩作为特征函数;最后通过时延四阶矩理论值与实验值的最小欧式距离盲识别发射端STBC-OFDM信号的编码方式。该方法不需要信道系数、噪声信息和调制信息等先验信息,适合非合作通信场合。仿真结果表明,所提出的算法即使在低信噪比(SNR=0 dB)下识别效果接近100%,且对载波频偏、时间同步偏差和多普勒频移不敏感,实用性较强。     

基于短时傅里叶变换的水声通信自适应OFDM均衡

由于水声环境时变特性,在水声信道中进行正交频分复用(orthogonal frequency division multi plexing,OFDM)信号传输,子载波间的正交性易受到破坏,从而产生载波间干扰,使得水声通信的误码率性能变差。针对这个问题,提出一种适用于水下时变信道的自适应OFDM均衡算法,该算法采用滑动窗口进行子块短时傅里叶变换获得接收信号的二维时频谱,进而对该二维时频谱进行自适应时-频域联合合并均衡。该自适应均衡算法中采用最小均方误差算法跟踪信道时变特性,并通过自适应判决反馈均衡更新二维时频谱的加权合并系数,提高了OFDM系统抗载波间干扰的性能。仿真分析表明,所提出的OFDM均衡算法可在时变信道下,有效降低水声通信的误码率。     

基于DNN的无人机数据OFDM传输技术

针对无人机信道含多径、多普勒频移,还易受到外来干扰和高功率放大带来的非线性失真影响的问题,提出一种基于深度神经网络(deep neural network,DNN)的无人机正交频分复用(orthogonal frequency divi-sion multiplexing,OFDM)数据传输技术.下行链路采用OFDM系...     

MIMO-OFDM系统多基站协作传输的盲定时同步算法

提出了一种用于多基站协作传输多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）系统的分布式多天线盲定时同步算法,利用接收信号的循环平稳特性,根据天线间时延导致的接收信号循环自相关函数谱峰的偏移量得到天线间的时延差值。采用一种基于滑动窗的检测算法,得到各天线时延值。仿真结果表明,该算法在无须额外同步数据的情况下,能有效地解决分布式定时问题。     

Hybrid pilots assisted channel estimation algorithm for MIMO-OFDM systems

Abstract: A hybrid pilots assisted channel estimation algorithm for multiple input multiple output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems under low signal-to-noise ratio (SNR) and arbitrary Doppler spread scenarios is proposed. Motivated by the dissatisfactory performance of the optimal pilots (OPs) designed under static channels over multiple OFDM symbols imposed by fast fading channels, the proposed scheme first assumes that the virtual pilot tones superimposed at data locations over specific subcarriers are transmitted from all antennas, then the virtual received pilot signals at the corresponding locations can be obtained by making full use of the time and frequency domain correlations of the frequency responses of the time varying dispersive fading channels and the received signals at pilot subcarriers, finally the channel parameters are derived from the combination of the real and virtual received pilot signals over one OFDM symbol based on least square (LS) criterion. Simulation results illustrate that the proposed method is insensitive to Doppler spread and can effectively ameliorate the mean square error (MSE) floor inherent to the previous method, meanwhile its performance outmatches that of OPs at low SNR region under static channels.     

Improved H-infinity channel estimator based on EM for MIMO-OFDM systems

H-infinity estimator is generally implemented in timevariant state-space models,but it leads to high complexity when the model is used for multiple input multiple output with orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) systems.Thus,an H-infinity estimator over time-invariant system models is proposed,which modifies the Krein space accordingly.In order to avoid the large matrix inversion and multiplication required in each OFDM symbol from different transmit antennas,expectation maximization (EM) is developed to reduce the high computational load.Joint estimation over multiple OFDM symbols is used to resist the high pilot overhead generated by the increasing number of transmit antennas.Finally,the performance of the proposed estimator is enhanced via an angle-domain process.Through performance analysis and simulation experiments,it is indicated that the proposed algorithm has a better mean square error (MSE) and bit error rate (BER) performance than the optimal least square (LS) estimator.Joint estimation over multiple OFDM symbols can not only reduce the pilot overhead but also promote the channel performance.What is more,an obvious improvement can be obtained by using the angle-domain filter.     

基于OFDM的水声通信非一致多普勒补偿方法

当多径信道各径多普勒因子不一致时,传统的多普勒补偿技术会带来较大的残余误差。针对此问题,通过理论推导提出了一种针对水声多径信道存在非一致多普勒扩展的补偿方法。该方法采用多次内插与快速傅里叶变换相结合的算法,首先通过对接收信号进行单次重采样预处理以降低多普勒因子大小,再利用等效信道参数估计模型,获得信道统计量后进行正交频分复用解调,实现非一致多普勒补偿。仿真结果表明,所提方法在信道信息已知与未知的条件下,都具有较高的补偿性能,特别是在非一致多普勒扩展比较严重的情况下,其优势更加明显。     

有限比率反馈下多天线预编码系统的性能分析

在无线通信系统中,当发射端完全已知信道的状态特性时,接收与发送的联合优化设计可获得较好的通信性能,然而由于实际通信系统中有限比率的反馈比特数,发射端往往只能已知部分信道的状态特性。利用格拉斯曼空间中的装填问题,提出通过反馈比特数来选择多波束矢量并与功率控制相结合的线性预编码矩阵优化设计方法。仿真比较了信道特性完全已知和有限比特反馈下部分信道特性已知时基于不同优化准则的预编码系统的性能。仿真同时证实了提出的预编码设计方法的误码率接近信道完全已知时的预编码系统的性能。该设计方法可应用到实际的具有反馈的无线多天线通信系统中。     

Equivalent Joint Space-Time Multiuser Detection for Uplink ISI-Corrupted Multicarrier CDMA Systems with Arbitrary Antenna Arrays

The multicarrier code division multiple access (MC-CDMA) systems without cyclic prefix (CP) hold a fine spectral efficiency though they are unavoidably corrupted by the intersymbol interference (ISI) over the finite impulse response (FIR) channel. We call MC-CDMA systems without CP the ISI-corrupted MC-CDMA systems in some sense. Considering the fact that combining antenna arrays with so-called ISI-corrupted MC-CDMA systems is advantageous in suppressing cochannel interference in cellular communication systems, this paper investigates ISI-corrupted MC-CDMA systems with base station antenna arrays. Joint space-time multiuser detection (MUD) schemes for DS-CDMA systems with antenna arrays have drawn much attention recently. Based upon them, we can derive the equivalent joint spatial-temporal MUD scheme for ISI-corrupted MC-CDMA systems with antenna arrays. In order to achieve this goal, an equivalent space-time estimation method of uplink vector channel is first derived for the ISI-corrupted MC-CDMA syste     

一种基于时频对偶特性的空频多普勒OFDM编码方案

基于时频对偶特性,提出了时变Doppler衰落信道下空频多普勒OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)编码的一种新方案。在时变信道Doppler基扩展(BEM,Basis Expansion Model)模型的基础上,利用时频对偶性及循环矩阵的对角化处理,实现了时变Doppler衰落信道的线性化变换。通过OFDM调制,利用矩阵分块方法对OFDM子载频分块并按块进行复正交编码设计,实现了一般性MIMO系统中的空频多普勒OFDM编码。采用前端星座预处理与空频多普勒OFDM编码级联的方法,从而实现了包括信道Doppler分集在内的系统全分集增益。理论分析及实验仿真表明,新编码方案能稳健有效地对抗信道Doppler衰落,具有更高的频带利用率及更低的误比特率。