MIMO-FDE系統(tǒng)基于子空間盲信道估計(jì)算法研究.pdf

1、多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)可以在不增加帶寬和發(fā)送功率前提下，顯著地提升信道容量和提高頻譜利用率。同時(shí)，以正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)和單載波循環(huán)前綴（CPSC）技術(shù)為代表的頻域均衡技術(shù)（FDE），可以有效地抵抗頻率選擇性衰落的影響并且降低接收機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。將二者相結(jié)合的MIMO-FDE技術(shù)被公認(rèn)為是下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)最具潛力的技術(shù)，而實(shí)現(xiàn)其優(yōu)異性能的關(guān)鍵是接收端能夠較為準(zhǔn)確地估計(jì)出無(wú)線信道狀態(tài)信息（CSI）。
　　信道估計(jì)技術(shù)

2、可以分為基于導(dǎo)頻或訓(xùn)練序列的估計(jì)算法和盲估計(jì)算法兩大類。盲信道估計(jì)算法僅僅依靠少量導(dǎo)頻符號(hào)消除估計(jì)中的模糊，因此其提高了系統(tǒng)的傳輸效率。在盲信道估計(jì)算法中，基于子空間的盲信道估計(jì)算法是最受關(guān)注的盲信道計(jì)算法，其利用了接收符號(hào)的二階統(tǒng)計(jì)信息，根據(jù)噪聲子空間與信號(hào)子空間相互正交的關(guān)系，以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)了信道的盲估計(jì)。本文主要就MIMO-FDE系統(tǒng)中基于子空間的盲信道估計(jì)算法展開(kāi)研究，主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1．在傳統(tǒng)的基于噪聲子

3、空間的盲信道估計(jì)算法上，提出了一種接收天線個(gè)數(shù)大于發(fā)送天線個(gè)數(shù)的MIMO-FDE系統(tǒng)中基于信號(hào)特征向量的盲信道估計(jì)算法，該算法利用了信道矩陣的特殊結(jié)構(gòu)，將信道估計(jì)轉(zhuǎn)化為一系列根據(jù)信號(hào)特征向量生成的線性方程求解的問(wèn)題，其充分利用了信號(hào)特征向量所包含的信息，提高了估計(jì)的精度。
　　2．在MIMO-FDE系統(tǒng)中，利用接收符號(hào)塊中的循環(huán)前綴（CP）部分以及MIMO-FDE系統(tǒng)信道矩陣所特有的塊循環(huán)特性，提出了一種基于移位擴(kuò)展的盲信道估計(jì)算

4、法。一般地，子空間盲信道估計(jì)算法獲得較好性能的前提是通過(guò)大量觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得一個(gè)較為準(zhǔn)確的二階統(tǒng)計(jì)信息，由于無(wú)線信道是時(shí)變的，如果觀測(cè)數(shù)據(jù)選擇過(guò)多，則可能在一次信道估計(jì)過(guò)程中獲得的信道估計(jì)值不能很好的表征信道，這反而會(huì)惡化系統(tǒng)的性能。該算法利用CP信號(hào)保證信道可辨識(shí)，并且通過(guò)接收符號(hào)塊的移位擴(kuò)展，減少了信道估計(jì)中所需接收符號(hào)塊的個(gè)數(shù)。
　　3．對(duì)于基于子空間盲信道估計(jì)算法，信道可辨識(shí)的充分必要條件是信道矩陣列滿秩，在收發(fā)天線數(shù)相等時(shí)，

5、需要在發(fā)送端發(fā)送一些冗余信息來(lái)保證信道矩陣列滿秩。針對(duì)CPSC系統(tǒng)，提出了一種基于重復(fù)冗余的發(fā)送模式，該方案通過(guò)在連續(xù)兩個(gè)發(fā)送符號(hào)塊發(fā)送少量的重復(fù)信息，無(wú)需利用CP信號(hào)，依然保證信道滿足可辨識(shí)的條件，并且該算法在接收端不需要預(yù)先知道信道的階數(shù)，具有較低的復(fù)雜度。此外，當(dāng)發(fā)送多個(gè)重復(fù)信號(hào)時(shí)，通過(guò)對(duì)接收符號(hào)塊循環(huán)移位，可以顯著降低用來(lái)估計(jì)接收符號(hào)塊的個(gè)數(shù)，能夠正確地對(duì)快變信道作出估計(jì)。
　　4．提出了一種在MIMO-FDE系統(tǒng)中基于預(yù)

6、編碼盲信道估計(jì)算法，通過(guò)對(duì)發(fā)送符號(hào)塊進(jìn)行預(yù)編碼，從而利用接收信號(hào)的相關(guān)矩陣與預(yù)編碼矩陣估計(jì)出信道的頻域響應(yīng)。與傳統(tǒng)的子空間盲信道估計(jì)算法相比，基于預(yù)編碼盲信道估計(jì)算法可以對(duì)任意收發(fā)天線個(gè)數(shù)以及信道存在零點(diǎn)時(shí)的系統(tǒng)進(jìn)行盲估計(jì)，并且對(duì)信道階數(shù)過(guò)估計(jì)不敏感。分析了預(yù)編碼矩陣對(duì)系統(tǒng)性能的影響，預(yù)編碼會(huì)造成一定的信噪比損失，其在估計(jì)精度與判決誤差之間存在一個(gè)折中，但是由于其不需要聯(lián)合多個(gè)接收符號(hào)塊來(lái)計(jì)算相關(guān)矩陣，與其它盲信道估計(jì)算法相比，具有較低