MIMO_OFDM系统中稀疏信道估计算法研究

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基于导频的MIMO-OFDM系统信道估计算法研究

作者：张恒斌

来源：《电脑知识与技术》2011年第24期

摘要：信道估计作为MIMO-OFDM的一种关键技术对系统性能有着十分重要的影响，该文分析了基于块状导频、梳状导频、矩形导频对信道估计的影响，并对LS线性插值算法进行了改进，通过计算机仿真验证了改进的LS插值算法在精度和性能上优于原有的算法。

关键词：多输入多输出；正交频分复用；信道冲激响应；导频

中图分类号： TP391文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)24-5918-03

Study of Channel Estimation in MIMO-OFDM System Based on Pilot-symbols

ZHANG Heng-bin

(Dezhou Vocational and Technical College, Dezhou 253000, China)

Abstract: Channel estimation，which is a key technology to MIMO-PFDM, has an significant

influence to system performance . In this paper, the impact to channel estimation based on the

methods ofblock type pilot, comb type pilot, and rectangular type pilot is done. The LS linear

interpolating algorithm is also developed, which has better improvement on performance and accuracy

第４７卷第３期　

２００７年６月　Ｖｏ１．４７　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２００７　

文章编号：１００１—８９３Ｘ（２００７）０３—００２４—０３　

ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统的一种改进型ＬＳ信道估计算法　

杨博，罗汉文，余峰　

（上海交通大学电子工程系，上海２００２４０）　

摘要：基于多输入多输出正交频分复用（ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ）系统，研究了　信道估计算法，提出了一　

种训练序列和块状导频联合　信道估计算法，给出了权值的计算公式。理论推导和计算机仿真表　

明，这种改进型的　信道估计方法提高了　信道估计的误码率性能，并具有较高的灵活性和较低　

的复杂度增长。　

关键词：信道估计；多输入多输出；正交频分复用；最小平方；联合信道估计　

中图分类号：ＴＮ９１ｌｌ　文献标识码：Ａ　

Ａ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＬＳ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　

ｆｏｒ　ＭＩＭＯ——ＯＦＤＭ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＹＡＮＧ　Ｂｏ，ＬＵＯ　Ｈａｎ—ｗｅｎ，ＳＨＥ　Ｆｅｎｇ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＬＳ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ａ　ｔｒａｉｎｉｎｇ—ｂａｓｅｄ　

ａｎｄ　ｐｉｌｏｔ—ａｉｄｅｄ　ｊｏｉｎｔ　ＬＳ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｆｏｒ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｏｐｔｉｍａｌ　

ｗｅｉｇｈｔ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＬＳ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　

ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ＢＥＲ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｉｔｔｌｅ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ．　

第３１卷第３期　２０１３年５月　应用科学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＰＰＬＩＥＤ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ——Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖ０１．３１　Ｎ０．３　Ｍａｙ　２０１３　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５５—８２９７．２０１３．０３．００５　

ＭＩＭＯ．ＯＦＤＭ系统基于压缩感知的稀疏信道估计　

叶新荣　，一，　朱卫平　，　孟庆民　

１．南京邮电大学信号处理与传输研究院，南京２１０００３　２．安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽芜湖２４１０００　

摘　要：为了提高ＭＩＭＯ．ＯＦＤＭ系统稀疏信道估计的准确度及减少导频子载波的数目，利用频率选择性衰落信　道的冲激响应在时域具有稀疏性的先验信息，将ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统的信道估计建模为压缩感知框架里受到噪声　干扰的复数信号重构，提出了分别基于稀疏度自适应匹配追踪（ｓｐａｒｓｉｔｙ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｐｕｒｓｕｉｔ，ＳＡＭＰ）和　变量分离近似稀疏重构（ｓｐａｒｓｅ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｂｙ　ｓｅｐａｒａｂｌｅ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ，ＳＲＳＡ）的两种ＭＩＭＯ—ＯＦＤＭ系统　稀疏信道估计方法．仿真结果表明：与传统最小二乘法的信道估计相比，在相同信噪比条件下能获得相等的估　计性能，且这两种方法不必将信道的稀疏度作为先验知识，也能减少４０％的导频子载波．在估计准确度方面，基　于ＳＡＭＰ的方法优于采用ＳＲＳＡ的方法，前者的ＭＳＥ和ＢＥＲ性能更接近Ｃｒａｍｅｒ—Ｒａｏ界；但在算法参数设置方面，　

后者比前者在实际应用中更容易准确设定．　关键词：稀疏信道估计；自适应匹配追踪；变量分离稀疏重构；多输入多输出；正交频分复用　中图分类号：ＴＮ９１１．２３　文章编号：０２５５—８２９７（２０１３）０３—０２４５—０７　

Ｓｐａｒｓｅ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ　

《MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究》篇一

一、引言

随着无线通信技术的飞速发展，多输入多输出（MIMO）和正交频分复用（OFDM）技术已经成为现代无线通信系统中的关键技术。MIMO技术通过在发送端和接收端设置多个天线，实现空间复用和分集增益，从而提高系统的传输速率和可靠性。OFDM技术则通过将信道划分为多个正交子信道，将高速数据流转换为低速数据流进行传输，有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落。MIMO-OFDM系统结合了二者的优势，成为了第四代移动通信系统的核心技术之一。然而，信道估计和信号检测作为MIMO-OFDM系统中的关键技术，其性能直接影响到整个系统的性能。因此，对MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究具有重要意义。

二、MIMO-OFDM系统概述

MIMO-OFDM系统是一种高效的无线通信系统，其基本原理是将MIMO技术和OFDM技术相结合。在MIMO技术中，通过多个天线发送和接收信号，实现空间复用和分集增益。在OFDM技术中，将信道划分为多个正交子信道，将高速数据流转换为低速数据流进行传输。MIMO-OFDM系统具有高数据速率、高可靠性、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于无线通信领域。 三、信道估计技术研究

信道估计是MIMO-OFDM系统中的一项关键技术，其目的是通过对接收信号进行分析和处理，估计出信道的传输特性。信道估计的准确度直接影响到后续信号检测和均衡的性

能。

3.1 传统信道估计方法

传统信道估计方法主要包括导频辅助信道估计和非导频辅助信道估计。导频辅助信道估计是在发送端定期插入已知的导频符号，接收端通过接收到的导频符号和已知的导频符号进行比对，从而估计出信道的传输特性。非导频辅助信道估计则是利用接收信号中的数据部分进行信道估计。传统的信道估计方法虽然简单易实现，但在高移动性和复杂多径环境下性能会受到一定影响。

3.2 改进的信道估计方法

针对传统信道估计方法的不足，研究人员提出了许多改进的信道估计方法。例如，基于压缩感知的信道估计方法可以利用信号的稀疏性进行信道估计，提高估计的准确度。此外，还有基于机器学习和深度学习的信道估计方法，通过训练模型学习信道的传输特性，从而更准确地估计信道。这些改进的信道估计方法在复杂多径环境和高速移动场景下具有较好的性能。