MIMO通信系統(tǒng)信道估計(jì)與跟蹤的研究.pdf

1、在現(xiàn)代通信中，數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)囊笈c有限帶寬之間的矛盾促進(jìn)了人們對(duì)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)空間資源的利用。近年來(lái)的研究表明，MIMO系統(tǒng)由于采用了空間分集和復(fù)用技術(shù)，大大提高了傳輸速率，因而獲得更大的系統(tǒng)容量。本論文研究了在MIMO無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)與跟蹤問(wèn)題，主要的工作如下： 1．提出了一種基于誤差修正的單載波多天線(xiàn)系統(tǒng)信道半盲估計(jì)的方法，該方法利用了已知訓(xùn)練序列和全部的數(shù)據(jù)幀信息。估計(jì)算法分為兩步進(jìn)行，在第一步，信道參數(shù)的估計(jì)初值可

2、以利用由訓(xùn)練序列構(gòu)成的循環(huán)前綴得到，因而有效地節(jié)省了帶寬。在第二步，通過(guò)比較接收信號(hào)和估計(jì)信號(hào)之間的誤差，使用誤差信息對(duì)信道的估計(jì)初值進(jìn)行修正，從而得到更為精確的信道估計(jì)值，且有比較低的計(jì)算復(fù)雜度，更易于實(shí)際實(shí)現(xiàn)。 2．提出了一種快速高效的MIMO CDMA系統(tǒng)信道盲估計(jì)方法，在接收機(jī)的前端，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種特殊結(jié)構(gòu)的解相關(guān)匹配濾波器。該解相關(guān)器參數(shù)不依賴(lài)于未知的信道，而且具有很好的塊對(duì)角陣結(jié)構(gòu)，易于參數(shù)的實(shí)時(shí)更新。然后用一種簡(jiǎn)單

3、的基于一階統(tǒng)計(jì)量的方法從解相關(guān)匹配濾波器的輸出信號(hào)估計(jì)出多徑信道。由于只使用了一階統(tǒng)計(jì)量，該算法的計(jì)算量遠(yuǎn)小于其他有效的盲估計(jì)算法，而且具有很高的估計(jì)精度。且易于對(duì)緩慢時(shí)變信道進(jìn)行跟蹤。 3．提出了基于聚類(lèi)分析的MIMO CDMA信道盲估計(jì)算法，對(duì)于解相關(guān)器的輸出信號(hào)，使用k-均值聚類(lèi)算法提取其中的信道信息，從而避免了矩陣的特征分解運(yùn)算。而且均值運(yùn)算可以很好地消除加性噪聲的影響，對(duì)于有色高斯噪聲無(wú)需進(jìn)行預(yù)白化，因而降低了計(jì)算量。

4、另外還根據(jù)發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)K-均值聚類(lèi)算法的初始值設(shè)定進(jìn)行了改進(jìn)，以提高收斂速度。而且該算法對(duì)于加性噪聲及信道階數(shù)過(guò)估計(jì)不敏感，有很好的魯棒性。 4．針對(duì)通信系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)是取自有限符號(hào)集的特點(diǎn)，提出了基于EM算法的MIMOCDMA系統(tǒng)極大似然盲信道估計(jì)算法，在接收端將解相關(guān)器的輸出信號(hào)矢量建模為混合高斯分布的隨機(jī)變量，每個(gè)高斯分布的峰值即對(duì)應(yīng)于信道矢量，從而可以用EM算法通過(guò)迭代的方法得到信道參數(shù)的極大似然估計(jì)，在較少觀(guān)測(cè)樣本

5、情況下就能得到很好的估計(jì)性能。 5．提出了一種基于隱訓(xùn)練序列的信道估計(jì)方法，無(wú)需專(zhuān)門(mén)為訓(xùn)練序列分配時(shí)隙，在沒(méi)有帶寬損失的情況下估計(jì)出信道參數(shù)。不同于以往的利用接收信號(hào)循環(huán)周期性的信道估計(jì)方法，該算法主要是利用了訓(xùn)練序列與信息序列的不相關(guān)特性，因而具有估計(jì)精度高，計(jì)算量低，易于優(yōu)化訓(xùn)練序列等特點(diǎn)，算法不受接收端存在直流偏移的限制，而且該方法的自適應(yīng)形式還可以對(duì)時(shí)變信道進(jìn)行很好的跟蹤?？梢詫⑵鋺?yīng)用于時(shí)變信道的實(shí)時(shí)跟蹤。 6