基于訓(xùn)練序列的MIMO信道估計(jì)及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、基于訓(xùn)練序列的信道估計(jì)具有復(fù)雜度低，運(yùn)算速度快，估計(jì)精度高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代無線通信中占有重要地位。基于訓(xùn)練序列的MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)信道估計(jì)按訓(xùn)練序列和數(shù)據(jù)的發(fā)送方式可分為三類：時(shí)分復(fù)用(Time Division Multiplex，TDM)，隱含訓(xùn)練序列(Superimposed Training，ST)和數(shù)據(jù)相關(guān)隱含訓(xùn)練序列(Data Dependent Superimposed T

2、raining，DDST)信道估計(jì)方法。本文圍繞如何提升這三種方案的系統(tǒng)性能以及它們的優(yōu)化性能比較展開研究。
　　 論文首先分析了TDM訓(xùn)練序列長度與信道容量的關(guān)系；分別推導(dǎo)了訓(xùn)練序列和信息序列功率一定以及峰均功率比給定時(shí)，基于頻率選擇性MIMO信道容量最大的訓(xùn)練序列最優(yōu)長度；通過仿真分析了訓(xùn)練序列長度對信道容量的影響，最優(yōu)訓(xùn)練序列長度與信噪比和峰均功率比的關(guān)系。
　　 然后，論文推導(dǎo)了頻率選擇性MIMO信道下，ST系統(tǒng)

3、訓(xùn)練序列的最優(yōu)功率分配。給出了信道均衡器的信噪比與信息序列、訓(xùn)練序列以及噪聲功率的關(guān)系，并根據(jù)此關(guān)系推導(dǎo)了ST系統(tǒng)基于均衡器信噪比最大的訓(xùn)練序列和信息序列最優(yōu)功率的表達(dá)式。分析和仿真結(jié)果表明，ST訓(xùn)練序列最優(yōu)功率和接收天線信噪比有關(guān)；信號檢測誤符號率最小值對應(yīng)的訓(xùn)練序列功率與理論推導(dǎo)的最優(yōu)功率擬合很好。
　　 接著，論文從多個(gè)角度研究了提高DDST系統(tǒng)性能的方法。(1)、疊加在訓(xùn)練序列和信息序列上的數(shù)據(jù)相關(guān)序列(Data Dep

4、endent Sequences，DDS)對信號檢測來說相當(dāng)于噪聲，會(huì)嚴(yán)重影響信號估計(jì)的性能。論文研究了DDS與信息序列的內(nèi)在關(guān)系，并提出一種既適用于二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)又適用于高階幅度調(diào)制信號的DDS消除算法。分析了DDST信號檢測錯(cuò)誤平層產(chǎn)生的原因，推導(dǎo)了誤符號率和誤碼率平層的表達(dá)式。為消除DDST信號檢測的錯(cuò)誤平層，論文又提出一種信號編碼算法并給出了該算法數(shù)據(jù)冗余率的表達(dá)式。研究結(jié)果表明，與現(xiàn)有算法相比，本文提出的信號檢測算

5、法復(fù)雜度更低，檢測性能更好；信息編碼算法以很低的冗余率消除或減小了信號檢測錯(cuò)誤平層。(2)、為解決DDST系統(tǒng)現(xiàn)有的訓(xùn)練序列與數(shù)據(jù)幀同步算法都只適用于單入單出(Single-Input Single-Output，SISO)系統(tǒng)，不能直接擴(kuò)展到MIMO系統(tǒng)的問題，論文提出一種基于平衡零相關(guān)區(qū)(Zero Correlation Zone，ZCZ)序列的DDST數(shù)據(jù)幀同步、信道和直流偏置估計(jì)聯(lián)合算法。研究結(jié)果表明：本文提出的算法在SISO系

6、統(tǒng)下與已有文獻(xiàn)的算法性能接近，在MIMO系統(tǒng)下的性能則比現(xiàn)有算法更佳。(3)、與ST方案類似，當(dāng)天線發(fā)送的總功率一定時(shí)，訓(xùn)練序列的功率越大，信號檢測的性能越差。本文分析了信道均衡器信噪比和訓(xùn)練序列功率的關(guān)系；推導(dǎo)了頻率選擇性MIMO信道下，不考慮DDS消除和DDS已知時(shí)，DDST訓(xùn)練序列和信息序列的最優(yōu)功率分配并給出了最優(yōu)功率的表達(dá)式。研究結(jié)果表明，DDST訓(xùn)練序列的最優(yōu)功率與信噪比無關(guān)，與是否采用DDS消除算法無關(guān)與信道增益也無關(guān)。<