OFDM叠加导频联合信道估计和检测方法

针对现有正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统信道估计和迭代检测算法中频谱效率低和鲁棒性差等问题,提出了一种基于酉近似消息传递和叠加导频的信道估计与联合检测方法。首先,在软调制/解调中叠加导频对正交幅度调制的星座点进行预处理,检测时将叠加的导频作为频域符号的先验分布,利用置信传播算法进行调制和解调,实现检测模型的简化。然后,应用因子图-消息传递算法对OFDM传输系统和信道进行建模和全局优化,引入酉变换加强信道估计算法的鲁棒性。最后,建立OFDM仿真环境对现有方法进行仿真分析。仿真结果表明,相对于现有的独立导频类算法,所提算法能够以相同复杂度显著提升OFDM系统的频谱效率和鲁棒性。

面向工业物联网场景下行短包传输的叠加导频功率优化

工业物联网在实现自动化和智能化生产方面具有巨大的潜力,但现有无线网络难以满足工业控制场景中的低时延、高可靠通信需求。基于此,研究了工业物联网下行短包传输场景中叠加导频(superimposed pilot,SP)功率分配问题,推导了可达传输速率在非完美信道状态信息和最大比发送下的闭合表达式的下限。进一步建立了下行加权和速率最大化问题,并利用逐次凸逼近法将该问题转化为几何规划问题来优化导频和数据功率分配。仿真结果表明所提SP模式下功率优化方案在短包传输中的优越性。

叠加导频传输无标识随机接入方案研究

在无标识随机接入中,基站只需要恢复各个活跃设备发送的数据,而不需要识别活跃设备的信息。这使得大量活跃设备可以在无需事先请求资源的条件下,随时接入基站,从而极大地降低信令开销和传输时延,成为近期的研究热点。目前的研究大都采用基于前导序列来设计的随机接入方案,但这类方案在活跃设备数改变时的鲁棒性较差,且不能充分利用信道带宽,导致活跃设备数较大时系统性能较差。针对这一问题,提出一种叠加导频传输方案来提升信道利用率,并通过最优功率分配进一步提升不同活跃设备数下的系统性能,使系统在活跃设备数变化时具有良好的鲁棒性。在该方案中,首先将需要发送的消息序列的前B p个比特做为索引,选择一对导频序列和交织器。然后,利用选中的交织器对消息序列进行编码、调制和交织,并将选中的导频序列与交织后的调制序列进行叠加来得到发送信号。针对该传输方案,提出基于最小错误概率的功率优化方案来得到不同活跃设备数下的最优功率分配比例,设计了叠加导频检测消除和多用户检测译码的两阶段检测方案。仿真结果表明,叠加导频传输方案可以使基于前导序列的无标识随机接入方案和基于前导的稀疏无标识随机接入方案的性能分别提升约1.6~2.0 dB和0.2~0.5 dB,可以灵活地改变所能承载的活跃设备数量,并具有较低的译码复杂度。

无蜂窝大规模MIMO系统信道估计中基于加权图的叠加导频分配

针对无蜂窝大规模多输入多输出(cell-free massive multiple-input multiple-output, CF-mMIMO)系统信道估计中导频污染问题,提出了基于加权图的叠加导频(superimposed pilot, SP)分配方案。首先分析导频污染对SP信道估计的影响,引入一种全新度量表示用户间潜在导频污染程度;其次根据接入点与用户间大尺度衰落系数完成用户加权干扰图构建,将系统吞吐量最大化问题转化为有容量最大k切割问题求解;最后采取顶点交换局部搜索算法实现SP次优分配。仿真结果表明:本文方案能够有效地改善SP信道估计误差以及系统吞吐量。

基于叠加导频的雷达与通信一体化信号处理算法研究

MIMO-OFDM技术日益成熟,MIMO系统为雷达通信一体化系统提供了硬件支持,OFDM调制为通信感知一体化系统提供了合适的调制方法;传统通信系统的接收方只接收通信信息而浪费了携带的信道信息,后者正是雷达系统所需的信息,通感一体化系统也提高了信息利用率;在通信感知一体化系统的存在诸多不同形式中,采用了叠加导频的系统,验证了叠加导频相较于传统导频策略的优越性,并研究了基于叠加导频的雷达系统的性能;直接使用香农公式计算通信雷达融合信道的信道容量,并研究两部分功率比对于系统互信息的影响。

基于叠加导频的MIMO-OFDM半盲信道估计

在多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中,针对基于叠加导频的半盲信道估计方法估计精度不高、对发送信号零均值要求严格的缺点,提出了一种基于传统算法的改进算法。接收端利用传统算法的估计结果先去除发送信号的影响,再进行估计,对该估计结果进一步利用自适应跟踪算法来提高估计的精度。仿真结果表明改进算法的性能优于传统算法。

一种MIMO系统中叠加导频的最优设计方法

与传统的复用式导频相比,叠加导频具有频带利用率高,传输效率高的优点,因而受到了广泛关注.本文基于叠加导频常用的一阶统计量信道估计算法,推导了MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统中叠加导频参数与信道估计均方误差(Mean Square Error)和接收信干比(Signal to Interference and Noise Ratio)的闭合表达式.并进一步提出了一种叠加导频优化设计方法,使MIMO系统具有联合最优的信道估计均方误差,接收信干比和峰均功率比(Peak to Average Power Ratio).仿真分析了导频参数与信道估计均方误差和接收信干比的关系,表明了优化设计的有效性.

单载波块传输系统中基于叠加导频的信道估计与均衡

在单载波分块传输系统中进行频域均衡需要知道精确的信道状态信息,为此本文提出了一种基于叠加的导频序列的迭代信道估计算法,利用叠加的导频序列以及通过迭代均衡检测得到发送数据的估计值来降低信道估计的误差。从理论上分析了该算法所能达到的信道估计误差下限和比特误码率下限,并提出了最优叠加导频序列的设计准则。数值仿真结果表明:采用该算法时系统的比特误码率性能与已知信道信息时的性能差距小于1 dB。

叠加导频OFDM系统的EM信道估计算法

为了提高无线通信系统的传输效率,提出一种基于叠加导频,即将导频符号和发送数据符号按比例叠加后形成频域发送数据的期望最大迭代信道估计算法.该算法不需要信道和接收数据的统计特性,没有因发送导频而带来的带宽损失,适用于多载波(正交频分复用)和单载波传输系统,并且可以通过选择迭代次数实现系统性能和计算复杂度之间的折衷.仿真结果表明,在发射功率损失较少的条件下,该算法仍能很快收敛到给定参数的信道,并取得很好的系统性能.

叠加导频的放大转发协作通信系统时变信道估计方法

在基于正交频分复用技术的放大转发协作通信系统中,针对整体中继信道估计(S-R-D)辅助导频占用额外带宽使带宽利用率低的缺点以及传统叠加导频信道估计性能不高的缺点,提出了一种新的对角叠加导频方案。在不增加导频数量的前提下,将叠加导频的位置由传统的块状叠加变为对角叠加后,信道估计性能优于传统叠加导频方案和辅助导频方案,且与理想信道估计性能接近。仿真结果表明:和传统方法相比,采用对角叠加导频方案不仅提高了信道估计精度和带宽利用率,而且可以较好地跟踪信道的变化。

叠加导频在EM迭代信道估计算法中的应用

为了提高正交频分复用系统的传输效率,提出了一种基于叠加导频的最大期望迭代信道估计算法。该算法不需要信道和接收数据的统计特性,信道估计在一帧内完成,没有因发送导频而带来的带宽损失,并可以通过选择迭代次数实现系统性能和计算复杂度之间的折衷。仿真结果表明,在不牺牲系统带宽效率,损失较少发射功率条件下,该算法能很快收敛到给定参数的信道,很好地跟踪信道的时变特性,取得较好的系统误码性能。

MIMO系统中一种鲁棒的叠加导频设计方法

与传统的复用式导频相比,叠加导频不占用系统的带宽资源,不会降低信息传输速率,因而受到越来越广泛的关注。基于叠加导频的一阶统计量信道估计算法与最小均方误差算法相比,避免了矩阵求逆运算,大大降低了接收机复杂度,但该算法对信道中的直流干扰非常敏感。本文基于一阶统计量算法,提出了一种优化的叠加导频设计方法,该设计方法在联合最优化信道估计均方误差,接收信干比和峰均功率比的同时,对直流干扰具有很好的鲁棒性。仿真进一步分析了导频参数与信道估计均方误差、接收信干比的关系,比较分析充分表明该设计方法在获得高接收信干比的同时具有良好的鲁棒性。

BICM-OFDM系统中基于叠加导频的迭代信道估计

传统叠加导频算法应用在正交频分复用系统中存在信道估计精度差的缺点。针对比特交织编码调制(BICM)联合正交频分复用(OFDM)的系统(BICM-OFDM),提出一种利用叠加导频的迭代信道估计算法。该算法充分利用了均衡器的反馈信息,分两步进行。首先,导频信号叠加在发送信号上,接收端采用一阶统计量进行初始信道估计;然后利用均衡器的硬判决反馈信息,在信道估计与均衡之间进行信息交换,通过迭代的方式提高信道估计精度。在短波宽带信道下的仿真结果表明,与传统叠加导频算法相比,新算法经过二次迭代可有效提高信道估计精度和系统误码率性能。

放大转发OFDM中继系统的一种叠加导频辅助信道估计和联合数据检测算法

针对源节点和目的节点之间没有直接路径的放大转发（AF）OFDM中继系统，提出了一种利用叠加导频（SP）进行信道估计和联合数据检测的算法。该算法首先将接收信号通过白化滤波器进行信号白化，然后利用SP获得等效信道的信道状态信息（CSI）初始估计值，并联合目的节点上的最大比合并（MRC）接收机，通过判决反馈迭代操作不断改进信道估计的性能。据此算法推导出了使用白化滤波器的AFOFDM系统平均误符号率（ASER）的理论闭式表达式。理论分析和仿真结果表明，由于使用叠加导频，此算法在提高系统频谱利用率的同时，能够获得较好的信道估计和数据检测性能。

一种基于叠加导频的OFDM系统迭代信道估计算法

提出了一种在OFDM系统中,基于叠加导频和时域最小平方准则的迭代信道估计算法,该算法利用多个OFDM符号进行联合信道估计,且在接收端根据估计得到的信道信息实时地更新发送序列,采用反馈迭代算法不断地更正信道信息,有效地提高了信道估计性能.

无小区大规模MIMO系统中基于叠加导频的上行频谱效率理论上限分析

无小区大规模多输入多输出(Cell-Free Massive MIMO)突破传统蜂窝小区的概念,被认为是未来移动通信中十分富有潜力的技术。该技术通过部署大量的分布式接入点(Access Point, AP)以获得充分的宏分集增益,以提高用户服务质量。受信道相干时间的限制,系统中可供用户分配的正交导频资源非常有限,部分用户将不得不复用相同的导频,从而常规的复用导频(Multiplexed Pilot, MP)配置模式将引起严重的导频污染问题。因此,本文利用叠加导频(Superimposed Pilot, SP)配置模式,基于线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)准则和最大比合并(Maximum Ratio Combining, MRC)技术,研究了无小区大规模MIMO系统的信道估计,并从理论上推导了系统上行频谱效率(Spectrum Efficiency, SE)的上限闭合表达式。仿真结果表明,采用SP配置模式可有效减轻导频污染问题带来的影响,从而明显地提升系统的SE。

高速场景下基于叠加导频的迭代EKF信道估计方法

针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统在高速移动场景下时/频域选择性衰落(双选衰落)和非平稳特性给信道估计带来的技术挑战,本文采用导频与数据叠加的帧结构,提出一种基于基扩展模型(Basis Expansion Model,BEM)的迭代扩展卡尔曼滤波(iterative Extend-Kalman Filter,iEKF)信道估计方法.基于BEM信道模型且采用EKF信道估计方法可以联合估计出信道冲激响应(Channel Impulse Response,CIR)与时变的时域自相关系数,有效消除子载波间干扰(Inter Carrier Interference,ICI).同时,为了进一步消除叠加导频位置处的数据符号干扰,我们提出将叠加位置处的数据和导频先解耦、后重构再进行迭代EKF的信道估计方法.仿真分析表明,相较传统叠加导频的信道估计方法和导频符号辅助调制(Pilot Symbol Assisted Modulation,PSAM)估计方法,本文提出的信道估计方法在高速场景特别是低信噪比的条件下,具有更高的估计精度,更强的鲁棒性及更大的吞吐量.

大规模MIMO系统中融合用户调度的叠加导频信道估计方法

传统的信道估计策略通常基于时分复用方式实现导频配置,导致大规模多输入多输出系统的带宽利用率有限,同时受信道相干时间的限制,大规模MIMO系统可利用的导频资源非常有限,因此,相邻小区不得不通过导频复用来实现信道估计,从而引起导频污染问题。针对上述问题,融合用户调度,提出了一种基于叠加周期性导频的信道估计方法。该方法通过优化功率分配因子,以信号泄露噪比(SLNR)作为度量指标,对不同小区的用户进行协作调度并分配相同的导频,不仅减轻了导频污染,而且提高了信道估计的精度。数值仿真验证了方法的有效性。

一种OFDM系统中叠加导频的信道估计方法

提出了一种新的基于叠加导频的信道估计算法。利用循环序列频域能量集中在某些频点上的特点,消除未知传输数据对导频的影响,将导频完全从接收数据中分离出来。在此基础之上,结合PN序列的自相关特性,在时域进行信道估计,进一步降低了噪声对导频的影响。仿真结果表明,与传统方法相比,该方法不但误码率和均方误差更低,而且还具有计算复杂度低、频带利用率高的特点。

智能反射面辅助的大规模MIMO系统中叠加导频优化设计

相较于时分复用导频,叠加导频因具有频带利用率高和传输速率快的优点而受到广泛关注。基于此,研究了叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模多输入多输出(MIMO)系统,推导了基站使用最小二乘信道估计和最大比合并检测时系统可达和速率的闭合表达式。另外,为了改善叠加导频模式的导频信号与数据信号的相互干扰问题,提出了一种基于几何规划和遗传算法的迭代优化算法。该算法能够通过协同控制导频信号的功率控制系数、数据信号的功率控制系数和智能反射面相位,实现系统可达和速率的最大化。仿真结果验证了速率闭合表达式的准确性,同时表明了所提算法能够有效地提高系统速率性能。