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基于Overlap FFT的认知无线电频谱感知和盲信道估计技术

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基于Overlap FFT的认知无线电频谱感知和盲信道估计技术

作者：张子鹏电子科技大学

学位级别：硕士

本文以认知无线电中的频谱感知和盲信道估计技术为研究课题,重点研究了以下两个部分的内容:基于Overlap FFT(Fast Fourier Transform)结构的频域能量检测技术和基于高阶统计量的盲信道估计技术,具体贡献如下。在传统的认知无线电信号频... 详细信息

本文以认知无线电中的频谱感知和盲信道估计技术为研究课题,重点研究了以下两个部分的内容:基于Overlap FFT(Fast Fourier Transform)结构的频域能量检测技术和基于高阶统计量的盲信道估计技术,具体贡献如下。在传统的认知无线电信号频域能量检测的基础上,引入了一种基于Overlap FFT帧的频域能量检测架构。首先基于复正弦信号和加性白高斯噪声环境,从理论上对Overlap FFT架构下的频域能量检测算法的检测概率和虚警概率进行了推导,并给出了检测概率和虚警概率与Overlap FFT帧数量、帧间重叠率、信噪比以及检测门限的关系式。然后,通过Matlab平台搭建了基于Overlap FFT架构的频域能量检测器,并使用复正弦信号进行蒙特卡洛仿真,验证了对该架构检测性能的理论分析的准确性,并以仿真结果为支撑,分析了该架构的检测性能随接收数据长度、信噪比和帧间重叠率等参数变化的规律。此外,通过使用OFDM信号进行不同帧间重叠率下的检测性能仿真,并与常用的基于循环平稳特性的FSM(Frequency Smooth Method)检测算法作对比,验证了基于Overlap FFT架构的频域能量检测算法的实用意义和优越性。在对认知无线电盲信道估计技术的研究中,对比研究了时域上基于高阶统计量的盲信道估计算法,并通过蒙特卡洛仿真,验证了这些算法在认知无线电盲信道估计问题中的有效性。同时,发现信源迭代的逆滤波器误差法在低信噪比的条件下,估计性能不理想;而基于累积量匹配的拟合误差法和基于零空间的方程误差法则需要良好的信道参数初始估计值。针对时域盲信道估计算法的不足,研究了一种基于高阶谱并行因子分解的盲信道估计技术。首先,详细地论述了基于高阶谱张量的MPD/SPD(Multiple/Single Parallel Factor Decomposition)算法原理,并通过蒙特卡洛仿真对比了MPD与SPD算法的估计性能与观测数据长度、信噪比和信道阶数估计值等参数的关系。然后,针对MPD/SPD算法中存在的固有模糊度问题,提出了基于MIMO逆滤波器均衡的EMPD/ESPD(MPD/SPD with Equalizer)算法,并通过仿真实验验证了其补偿MPD/SPD算法固有模糊度的有效性。最后,通过与时域盲信道估计算法进行仿真性能对比,验证了EMPD/ESPD算法的优越性。

关键词： Overlap FFT 高阶统计量并行因子分解盲信道估计

MIMO-OFDM系统的预编码与盲信道估计研究

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MIMO-OFDM系统的预编码与盲信道估计研究

作者：耿昕兰州大学

学位级别：硕士

多输入多输出正交频分复用（Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, MIMO-OFDM）技术作为新一代通信传输技术,其不仅能够适应无线通信系统的多径效应,抵抗多径衰落,有效地抑制环境干扰,而且在系... 详细信息

多输入多输出正交频分复用（Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, MIMO-OFDM）技术作为新一代通信传输技术,其不仅能够适应无线通信系统的多径效应,抵抗多径衰落,有效地抑制环境干扰,而且在系统带宽没有增加的条件下,大大提升了系统容量。因此,MIMO-OFDM系统越来越受到业界的关注,具有很大的研究价值。预编码技术在MIMO-OFDM系统中,因其能使发射信号更加适合当前信道的传输特性,逐渐受到专家和学者们的关注,成为MIMO-OFDM系统的一个研究热点。 MIMO-OFDM系统的盲信道估计就是不需要训练,即可得到信道的估计值,与基于导频的信道估计相比,具有频谱利用率高的特点,对于实际应用和模型分析都有很大的研究潜力。本文阐述了MIMO-OFDM系统的基本原理和模型。对于经典的MIMO-OFDM系统盲信道估计进行分析,同时介绍目前主要的盲信道估计方法-基于子空间的盲信道方法,最后提出一种改进型的基于子空间的盲信道估计方法。介绍预编码理论,对于在MIMO-OFDM系统中经典的预编码理论进行阐述,最后介绍一种根据已知部分信道信息设计出的最优预编码的方法。提出一个改进型的MIMO-OFDM模型,采用改进型的基于子空间的盲信道估计方法获取信道信息,同时将最优预编码技术应用在MIMO-OFDM系统中。通过仿真实验证明新的传输系统与原系统相比,具有良好的性能。

关键词： MIMO-OFDM 盲信道估计预编码

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MIMO系统的盲信道估计方法研究

MIMO系统的盲信道估计方法研究

作者：崔頔西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着5G通信时代的到来,现代通信环境变得愈加复杂,短突发通信成为现代通信技术中的一种具有较强抗干扰能力的通信方式。在军事通信领域中,为了完成非合作通信信号的识别工作,需要对盲信道估计问题进行研究。在上述的通信场景中,为使接... 详细信息

随着5G通信时代的到来,现代通信环境变得愈加复杂,短突发通信成为现代通信技术中的一种具有较强抗干扰能力的通信方式。在军事通信领域中,为了完成非合作通信信号的识别工作,需要对盲信道估计问题进行研究。在上述的通信场景中,为使接收端能够正确恢复出发射信号,对MIMO系统的信道估计技术提出了新的要求,即信道估计所需的接收信号样本数要尽可能地少,且训练序列或导频的数量也要尽可能地少,甚至接收方可能无法获知训练序列或导频信息。本文在上述两个场景下针对MIMO系统的盲信道估计问题进行了研究,其主要工作内容如下:1.提出了一种基于变换矩阵的盲信道估计方法,对该算法的性能进行了理论分析,证明了该算法在收发天线数较少时能够解决盲信道估计问题。通过计算机软件对该算法的性能进行了仿真实验,证明了该算法能够在不使用训练序列或导频的情况下完成系统的信道估计工作。本文所提出的算法在理想信道状态信息下具有接近于传统方案的性能,在信道状态信息不理想时性能明显优于传统方案。作为对比,本文还介绍了一种传统的基于子空间法的盲信道估计方法,通过计算机软件对该方法进行了仿真实验,证明了传统方法因所需要的接收信号样本数较多、收敛速度较慢,无法用于短突发通信及信号识别场景。2.从理论上分析了盲信道估计方法所固有的模糊度问题,并在文中所提出的基于变换矩阵的盲信道估计方法的基础上,针对信号识别等无法对信号传输过程进行干预的通信场景,借助图片、音频等信源的固有特性,提出了一种基于信源特性的模糊度消除方法,该方法能够在未知训练序列及导频信息的情况下消除盲信道估计产生的模糊度。3.针对短突发通信等可对收发过程进行控制的合作通信场景,提出了一种基于短训练序列的模糊度消除方法,该方法仅利用极少量的训练序列信息,即可消除盲信道估计产生的模糊度。通过对比消除模糊度前后的系统性能,证明了该方法能够在仅牺牲少量频谱效率的前提下,完全消除盲信道估计方法所恢复出信源信号的符号模糊度以及天线排序模糊度。

关键词： MIMO系统盲信道估计变换矩阵模糊度

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斜投影理论及其在盲信道估计中的应用

斜投影理论及其在盲信道估计中的应用

作者：张艳群哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

斜投影是自20世纪30年代开始就有的一种数学方法,与盛行已久的正交投影比起来,斜投影在国内信号处理方面的发展缓慢,受关注程度较低。随着新概念例如结构噪声的提出以及新的信号处理模型的出现,正交投影的弊端也逐渐显现,斜投影才越来... 详细信息

斜投影是自20世纪30年代开始就有的一种数学方法,与盛行已久的正交投影比起来,斜投影在国内信号处理方面的发展缓慢,受关注程度较低。随着新概念例如结构噪声的提出以及新的信号处理模型的出现,正交投影的弊端也逐渐显现,斜投影才越来越受到人们的关注。本论文从投影的起源出发,通过研究斜投影算子的构造,斜投影算子的性质:代数方面、几何方面以及信号处理方面,与广义逆的关系,数值稳定性以及如何计算斜投影等内容,系统而全面的研究了斜投影理论。其中斜投影与加权最小平方之间的关系,表明斜投影是更一般化的信号估计方法。当存在子空间噪声的影响时,用斜投影可以实现较好的信号分离。盲信道估计作为实现高频谱效率的传输技术的一种必须手段,现在越来越受到关注。论文第二部分总结了一些常用的信道的数学模型,包括单输入单输出,单输入多输出直至复杂的多输入多输出以及现在流行的OFDM信道,这些信道的数学模型是彼此承接的,共同的基础都是离散信道基带模型——FIR模型。理解信道的数学模型对算法的理解以及研究新的算法有很重要的指导作用。斜投影进行盲信道估计需要首先满足系统因子? ?0,即接收天线的个数大于发送天线的个数(空间过采样)。其次是对信道的要求保证输入输出间的同构。信道的托普利兹结构,输入输出的汉克结构是算法使用的基础。对系统进行合理而有效的建模是很重要的,只有设计出恰当的模型,再结合有效的信号处理方法,才能得到好的信道估计算法。从这一点也说明应该考虑将算法与系统设计结合起来。论文最后将斜投影算法用于分组预编码的ST-OFDM系统中,通过与子空间方法进行对比,仿真结果表明在适当的信噪比下,斜投影盲信道估计方法可以用相对比较少的符号数就可以得到很有竞争力的性能。这种优势表明能够在慢衰落(几个符号持续时间内信道是不变的)环境下使用斜投影算法进行盲信道估计。至此完善了斜投影在盲信道估计中的应用。

关键词：斜投影盲信道估计 FIR信道 ST-OFDM

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MIMO-OFDM系统中盲信道估计的研究

MIMO-OFDM系统中盲信道估计的研究

作者：温鸿航西安电子科技大学

学位级别：硕士

MIMO-OFDM技术将OFDM与空时编码技术有机的结合在一起,能够大幅度的提高无线通信系统的信道容量和传输速率,并能有效的抵抗多径衰落、抑制干扰和噪声,从而引起了通信界的广泛关注。本文在分析移动无线信道衰落特性的基础上,阐述了MIMO-O... 详细信息

MIMO-OFDM技术将OFDM与空时编码技术有机的结合在一起,能够大幅度的提高无线通信系统的信道容量和传输速率,并能有效的抵抗多径衰落、抑制干扰和噪声,从而引起了通信界的广泛关注。本文在分析移动无线信道衰落特性的基础上,阐述了MIMO-OFDM系统的基本原理,并围绕该系统中信道估计这一关键技术,深入研究了利用高阶统计量和循环统计量的两类信道估计方法,给出几种相应的信道估计算法以及它们的改进算法,最后结合MATLAB仿真对这些算法的有效性和可行性进行了全面地分析与比较。

关键词：多输入多输出正交频分复用盲信道估计高阶统计量循环平稳统计量

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OFDM通信系统盲信道估计算法研究

OFDM通信系统盲信道估计算法研究

作者：张瑞齐西安电子科技大学

学位级别：硕士

在无线信道环境中可靠、高速的传输数据是无线通信技术的目标和要求。正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落和时延弥散并且保持较高的传输速率的潜力和优势，同时由于它采用了离散傅立叶变换，大大降低了接收机的实现复杂度，因此，在... 详细信息

在无线信道环境中可靠、高速的传输数据是无线通信技术的目标和要求。正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落和时延弥散并且保持较高的传输速率的潜力和优势，同时由于它采用了离散傅立叶变换，大大降低了接收机的实现复杂度，因此，在无线通信领域的应用引起了广泛的关注。本文主要研究了OFDM通信系统中的信道参数估计问题。文中首先介绍了OFDM系统的基本原理和关键技术，在此基础上讨论了OFDM系统中的信道估计方法，提出了一种基于子空间的盲信道估计算法。理论分析证明，在OFDM符号循环保护前缀小于信道多径数时，该算法也同样有效。利用接收端安置两个天线的分集形式，提出了一种盲信道估计算法，它可以在几个OFDM符号之内进行盲信道估计，适用于时变信道。

关键词：正交频分复用(OFDM) 盲信道估计多接收天线 OFDM系统

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MIMO-OFDM系统盲信道估计算法研究

MIMO-OFDM系统盲信道估计算法研究

作者：刘鑫西安科技大学

学位级别：硕士

MIMO-OFDM系统能够充分利用无线信道中的多径效应，在不增加系统带宽的情况下大幅提高系统容量。但无线通信系统的性能很大程度上受到无线信道的影响，所以信道估计的精度将直接影响整个系统的性能。而复杂多变的移动通信信道使MIMO-OFD... 详细信息

MIMO-OFDM系统能够充分利用无线信道中的多径效应，在不增加系统带宽的情况下大幅提高系统容量。但无线通信系统的性能很大程度上受到无线信道的影响，所以信道估计的精度将直接影响整个系统的性能。而复杂多变的移动通信信道使MIMO-OFDM系统的信道估计技术面临着更大的挑战。针对上述问题，本论文重点研究了MIMO-OFDM系统中的盲信道估计技术。本文首先分析了MIMO-OFDM系统的基本原理，研究了无线通信信道以及衰落的种类。围绕着系统盲估计这一关键技术，重点分析了两种盲估计算法，分别是：基于子空间算法的盲信道估计和基于线性预编码的盲信道估计。主要研究了基于线性预编码的盲信道估计。针对两种模糊度情况下的线性预编码盲信道估计分别提出改进：在模糊度矩阵情况下，通过计算接收信号的互相关矩阵使得不同信道模糊度矩阵统一;在模糊度标量情况下，利用接收信号相关矩阵的所有数据信息而非某一列数据来估计信道。通过对改进算法进行仿真分析，说明改进算法比文献中的基于线性预编码盲信道估计算法有更高的精度。

关键词：盲信道估计 MIMO-OFDM系统线性预编码模糊度

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OFDM系统中半盲信道估计器的设计与实现

OFDM系统中半盲信道估计器的设计与实现

作者：饶卿电子科技大学

学位级别：硕士

正交频分复用(OFDM)技术作为第四代移动通信技术标准LTE的核心技术之一,可以为未来无线通信提供高质、高速多媒体和数据传输服务。正交频分复用技术已被广泛应用于各种通信网络中,如数字视频广播(DVB)、无线局域网(WLAN)。信道估计作为... 详细信息

正交频分复用(OFDM)技术作为第四代移动通信技术标准LTE的核心技术之一,可以为未来无线通信提供高质、高速多媒体和数据传输服务。正交频分复用技术已被广泛应用于各种通信网络中,如数字视频广播(DVB)、无线局域网(WLAN)。信道估计作为信道均衡、相干解调的基础,是OFDM技术的重要组成部分信道估计通常有三种不同分类：非盲的导频信道估计、盲信道估计以及半盲信道估计。本文首先介绍了无线信道的模型和OFDM系统的基本原理,在此基础上构造了OFDM系统和无线信道的仿真模型。然后,本文针对HIPERLAN/2标准,在DSP C64x上设计实现OFDM半盲信道估计器,以提高HIPERLAN/2终端的低速移动性能： 1.仿真分析基于有限字符集特性的多种盲估计算法,基于预编码技术的多种盲估计算法和基于子空间方法的多种盲估计算法。根据HIPERLAN/2标准的仿真条件,比较各种方法的性能,验证得到结论：允许空子载波的基于子空间的盲估计算法的估计性能要优于其他算法。 2.针对盲估计算法收敛速度慢的缺点,将盲估计算法结合导频进行半盲改进,从而减少算法的计算量。通过Matlab仿真证明,与传统的导频方法比较,改进的半盲算法在时变信道下估计性能精确度有了很大提高。 3.根据算法原理,在VC中完成C代码浮点方式的算法实现。之后为完成定点DSP实现,将浮点C程序进行了定点化的重新编写,然后比较浮点方式与定点方式的性能差异,定点方式由于截尾处理等原因造成一定的精度损失,性能略差与浮点方式,但是仍然拥有十分良好的估计性能。 4.将代码移植到DSP中,通过软件流水、使用内联函数等方式对程序代码进行相关优化,使得代码的执行速度有了很大提高。

关键词： HIPERLAN/2 正交频分复用盲信道估计半盲信道估计

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空时OFDM系统中的子空间半盲信道估计

军事通信技术 2004年第2期25卷 11-15+26页

作者：李子蔡跃明解放军理工大学通信工程学院无线通信系解放军理工大学通信工程学院研究生2队

文中主要讨论了两发两收空时OFDM系统中的一种半盲信道估计算法。该算法基于子空间分解技术,利用信号子空间和噪声子空间的正交特性将两者分离。针对盲信道估计存在收敛速度慢及估计的不确定性等缺点,文中充分利用有限数量的导频,给出... 详细信息

文中主要讨论了两发两收空时OFDM系统中的一种半盲信道估计算法。该算法基于子空间分解技术,利用信号子空间和噪声子空间的正交特性将两者分离。针对盲信道估计存在收敛速度慢及估计的不确定性等缺点,文中充分利用有限数量的导频,给出了一种半盲信道估计算法。分析结果表明,该半盲信道估计算法的误比特率性能优于基于训练序列的信道估计算法,但计算量有所增加;随着导频数量的增加,误比特率性能相应提高,导频数量的选取是误比特率性能与频带利用率的折衷。

关键词：正交频分复用空时编码盲信道估计子空间均衡