OFDM系统基于导频的信道多径时延估计
基于导频的OFDM系统信道估计
a)
H - 1 - 1 h MMSE = R hh [ R hh + #2 ] g h LS n ( XX ) H H H
∀
( 9)
其中 R hh = E [ hh ] = E [ ( Fg ) ( Fg ) ] = FR gg F ( R gg = E [ ggH ] ) 为信道频率响应的 N 阶自相关矩阵 , #2 n 为信 道噪声 方差。由式 ( 9) 可 知 , M M SE 算法 的运 算量 要比 L S 算 法大 的多 , 随子载波数 N 呈指数增长 , 并需随导频信 号 X 的变化 实时进行矩阵的逆运算 ( ( XX H ) - 1 ) , 导致系统效率很低。
0. 2∃s, 多径数为 4。
h L S= ( FH X HX F) - 1 FHX H Y = F - 1X 所以有 H L S= X
- 1
∀ ∀
- 1
Y,
Y , 其中 , H L S= F h LS , 可得 : Y ( N - 1) ] T X ( N - 1) ( 8)
∀ H L S= X - 1 Y = [ Y ( 0) Y ( 1) X ( 0 ) X ( 1)
3 改进的 L S 算法
由式 ( 6) 可得 : H L S= FQ L SF HX H Y 其中 Q L S= ( F X XF
H H - 1
∀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b) 图2 LS 算法及改进的 LS 算法的 M S E 及 S NR 变化的仿真曲线
( 10)
图 2( a) 给出了 L S 以及 改进 的 L S 信 道估 计的 M SE 随 信噪比变化的仿 真曲线。 由图可 见 , 在信 噪比值 较小 时 L S 估计有较大误差 , 说 明该算 法对 噪声比 较敏 感。改进 的 L S 算法要优于 L S 算法。图 2( b) 给出了 L S 以及 改进的 LS 算 法信道估计的误码率随信噪比变化的仿 真曲线。由图可见 , 随着信噪比的提 高 , 改进 的 L S 算法 估计 性能 要比 L S 估 计 有较大的改善。
基于导频的OFDM系统信道估计
关键 词 ：信道估计 ；正交频分复用；导频
１ 前 言
正 交频 分复 用 （ ｒ ｏｏａ ＦｅｕｎｙＤｖ ｉｎＭｕｔ ｌ ｉｇ Ｆ Ｍ） 一 种 具 有 良 Ｏｔ ｇｎｌ ｒｑｅｃ ｉｓ ｌｐｅ ｎ ，Ｏ Ｄ ¨ 是 ｈ ｉｏ ｉ ｘ 好 抗 多径 性 能 的高速传 输技 术 。它 的基本 原理 就是 在频 域 内将 系统 的总带 宽 划分 成 许 多
二 Ｏ Ｏ七年第二期
会 限制 系统 的传 输速 率并导 致大 约 ３ Ｂ的信 噪 比 （ Ｎ ｄ Ｓ Ｒ） 损失 ｊ 。
鉴于传输速率较高，所 以在基于 Ｏ Ｄ 的新一代无线通信系统中要使用相 干解调 ＦＭ （ ｏｅ ｎ Ｄ ｔ ｔｎ Ｃｈｒ ｔ ｅ ｃｏ ）技术获得较高的性能。因此信道估计成为完 全实现 Ｏ Ｄ 系统优 ｅ ｅｉ ＦＭ 良性 能的关 键技术 之一 。 信道估计的方法总体可分为导频辅助估计算法和盲估计算法。盲估计基 于 刊 （ 自然 科 学 、医学 版 ） 第２ ８卷第 ２期 Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｈ Ｒ Ｄ Ａ Ｅ Ｖ Ｌ ２ Ｎ２ Ｏ Ｒ Ａ ＦＴ Ｅ Ｇ Ａ Ｕ Ｔ Ｓ Ｏ ８ ｏ
２０ Ｓ Ｎ Ｙ ＴＳ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ （ Ａ Ｕ Ａ Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ ０ ７ Ｕ Ａ —Ｅ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ Ｅ 、ＭＥ ＩＩ Ｅ ２０ Ｄ ＣＮ ） ０７
（ Ａ ＷＬ Ｎ） 以及 非对称 高 速率数 字用 户线 技术 （ Ｄ Ｌ 等领域 Ｌ 。并 且 ，业 界普 遍 认 为 Ａ Ｓ） ２ Ｊ ＯＤ Ｆ Ｍ将 是未 来第 四代 无线 移动 通信 （Ｇ ｏ ３ ） 中的关键 技术 之一 。 ４ ｒＢ Ｇ
信道估计是无线通信领域中的一个研究热点 ，因为接收端进行相关检测 、解调 、均 衡的基础是其掌握的信道知识。通过研究表明 ，如果在 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ系统中采用差分相移键控
水声MIMO-OFDM通信系统中基于导频的信道估计算法研究
系统中的信道估计原理和 Ｌ （ ｓ最小平方误差） 、ＭＭＳ （ Ｅ最小均方误差） 算法。通过仿真试验比较两种算法在信
道估 计中的性 能差异，为实际系统设 计提供 了 理论参考 。
估 计 、盲估 计和 半盲估 计 。
针 对水 声 ＭＩ ． Ｆ Ｍ 通信 系统 中的信道 估计 问题 ， ＭＯ Ｏ Ｄ 本文 以导频 系统 为基础 ， 结合水 声信 道特性 ，
研 究最 小平方 算法 （ｅｓ ｓｕ ｒ， Ｓ １ａｔ ｑ ａｅ Ｌ ）和最 小均 方误 差算 法 ｍｉｉ ｍ ａ ｑ ａｅｅｒｒＭＭＳ ］（ ｎｍｕ ｍｅｎｓｕ ｒ ｒ ， ｏ Ｅ）在
声速 比电磁 波 的速 率低 ５个 数量 级 ，水 声通信 有其 自身 的复杂 性和特 殊 性 ，如水 声信道 复 杂 的时一 空 频 特 性 、频 带资 源有 限等 。针 对 水 声通信 中频 带资源 有 限的 问题 ，发展 了多输 入技 术 （ ＭＯ）与 正 ＭＩ 交频 分复用 技术 （ Ｆ Ｏ ＤＭ）相 结合 的技术Ｌ。水 声 ＭＩ ． Ｆ １ ｊ ＭＯ Ｏ ＤＭ 系 统既通 过 Ｏ ＤＭ 调制 把频 率选择 性 Ｆ ＭＩ ＭＯ 衰 落信 道分 解成 一 组并 行平坦 衰 落信 道 ，又利 用 Ｍ１ ＭＯ 提 高 了信道 容量 。然 而 ，水下 声信 道 （ｎｅｗａｅ ｃｕｔ ｈｎｅ， ｕ ｄｒ ｔｒ ｏｓｃｃａｎｌＵＷＣ）是 一个 复杂 的 时变 、空变 的 多径衰 落信 道［，水声信 道 的多途 性 ａ ｉ ２ 】
水 声 ＭＩ ． Ｆ Ｍ 通信 技术 【中进 行信 道估 计 的原理 和方 法 ，并分 析不 同算法 之 间 的优 劣性 ，为实 际 ＭＯ Ｏ Ｄ ６ Ｊ
OFDM系统的信道多径时延估计方法研究中期报告
OFDM系统的信道多径时延估计方法研究中期报告摘要：OFDM系统因其具有抵抗多径干扰和高频带利用率等优势而被广泛应用。
在OFDM系统中，由于多径效应的存在，时域上信号被分解为多个子载波，在传输过程中会发生相位失真和时域扩展等问题。
为了解决这些问题，需要对信道多径时延进行估计。
本文介绍了OFDM系统中常用的时延估计方法，包括基于导频符号的方法、最小二乘法（LS）方法和最小均方误差（LMS）方法。
通过模拟仿真，比较了这些方法的性能，结果表明LMS方法比其他方法更适合OFDM系统中信道时延估计。
关键词：OFDM系统、信道多径、时延估计、导频符号、最小二乘法、最小均方误差一、引言OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统由于其具有抵抗多径干扰、高频带利用率等优势而成为一种重要的无线通信技术。
在OFDM系统中，将信号分解成多个子载波，每个子载波的调制速率低于信号带宽，从而使得对于高速移动信道的抗干扰性得到了有效提升。
但是，在多径信道中，色散效应会引起不同子载波的相位失真和时域扩展，从而导致信号失真和码间干扰等问题。
因此，OFDM系统中信道多径时延的准确估计对于信号的还原具有至关重要的作用。
目前，常用的OFDM信道多径时延估计方法包括基于导频符号的方法、最小二乘法（LS）方法和最小均方误差（LMS）方法等。
本文将介绍这些方法的基本原理和性能，并通过仿真比较它们的优缺点，以便为OFDM系统的实际应用提供参考。
二、OFDM系统中信道多径时延估计方法A. 基于导频符号的方法基于导频符号的方法是最常用的OFDM信道估计方法之一。
在OFDM系统中，导频符号是在发射端事先插入的调制符号，用于在接收端进行信道估计。
导频符号可以通过特定的调制方式，如QPSK，16QAM 等，获得更好的性能。
导频符号的每个符号位置都有一个已知的数据值，因此可以通过比对接收到的导频符号与发送的导频符号来获得OFDM信号的相位差。
基于导频的OFDM系统信道估计算法
基于导频的OFDM系统信道估计算法王晓艳，徐高魁（西南林业大学数理学院，云南昆明 650224）摘 要：对基于导频的OFDM系统信道估计算法进行研究。
阐述基于导频的信道估计的优势，介绍块状和梳状导频的插入方式，对基于最小平方（LS）、最小均方误差（MMSE）、线性最小均方误差（LMMSE）和奇异值分解（SVD）的信道估计算法进行递进式研究。
在Matlab平台下进行仿真，表明：1）块状导频性能好于不作估算的情况，而梳状导频性能又好于块状导频；2）MMSE算法信噪比优于LS算法，但计算量加大，而LMMSE算法降低了MMSE算法的计算量；3）基于SVD的信道估计算法实现了精度和运算复杂度的良好折衷，在四种算法中性能最好。
关键词： OFDM系统；导频；信道估计；奇异值分解；线性最小均方误差中图分类号：TN911.22文献标识码：A文章编号：2095-8412 (2018) 02-016-05工业技术创新 URL: http: // DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.02.005引言时变性和多径特性是影响4G无线通信性能的两大重要因素[1]。
多载波正交频分复用（OFDM）技术的引入有效解决了上述难题，它不仅提高了通信过程的抗干扰能力，也很大程度上增加了频谱的利用率和系统的容量[2]，使其能够更加满足高性能无线通信的需求。
OFDM技术最初由R•W•Chan在20世纪60年代中期提出，该技术基于带限信道中利用正交子载波对并行数据源进行同时发送的基本原理[3]；1980年，Peled和Ruiz提出采用循环前缀（CP）的方法，使信号经过色散信道后仍然保持各子载波间的正交性，以有效降低符号间干扰ISI（Inter Symbol Interference）和子载波间干扰ICI（Inter Carrier Interference）[4]。
20世纪90年代中期，OFDM技术真正地引起了学术界和工业界的重视[5]，其研究逐渐深入到了无线调频信道上的宽带数据传输[6]。
OFDM系统的信道估计技术讨论
OFDM系统的信道估计技术讨论OFDM系统（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种现代通信系统中常用的数字调制技术，具有抗多径衰落、高频谱利用效率和抗多径干扰等优点。
在OFDM系统中，信道估计是一项重要的技术，用于估计信道的特性和衰落情况，从而实现有效的信号接收和解调。
本文将讨论OFDM系统的信道估计技术，包括基于导频的估计方法、基于Pilot符号的估计方法等内容。
一、基于导频的信道估计方法在OFDM系统中，导频（Pilot）是已知的信号，用于估计信道的特性。
基于导频的信道估计方法是一种简单有效的估计技术。
在这种方法中，发送端定期插入导频信号，在接收端利用导频信号来估计信道的衰落情况。
具体来说，接收端利用已知的导频信号和接收到的信号进行相关运算，从而得到信道的估计值。
在信道估计过程中，可以采用最小均方误差估计（MMSE）等方法来提高估计的准确性。
基于导频的信道估计方法的优点是简单易实现，计算量较小。
这种方法需要占用部分信道资源来插入导频信号，有一定的信道开销。
由于导频信号是已知的信号，所以容易受到干扰和噪声的影响，导致信道估计的准确性受到一定的限制。
除了使用固定的导频信号进行信道估计外，还可以利用数据符号中的一部分作为Pilot符号，来进行信道估计。
在这种方法中，发送端插入Pilot符号到数据块中，在接收端利用Pilot符号来估计信道的特性。
与基于导频的方法相比，基于Pilot符号的方法具有更高的频谱利用效率，因为Pilot符号和数据符号共用相同的频谱资源。
由于Pilot 符号是通过调制技术产生的，可以提高抗干扰和抗噪声的能力，从而提高信道估计的准确性。
在实际的通信系统中，信道往往是时变的、频变的。
为了更准确地估计信道的特性，可以采用基于时频联合估计的方法。
这种方法将时间维度和频率维度一起考虑，从而实现对时变信道特性的准确估计。
在这种方法中，可以利用导频信号、Pilot符号等已知信号来进行时频联合估计，从而得到更准确的信道估计值。
OFDM系统中基于导频的信道估计技术的研究的开题报告
OFDM系统中基于导频的信道估计技术的研究的开题报告一、研究背景和意义随着移动通信和无线网络技术的发展，OFDM技术被广泛应用于各种无线通信系统中，如Wi-Fi、LTE、DVB等。
OFDM技术通过分布式传输信号频谱，使得信道带宽得到充分利用，提高了信道传输效率。
由于OFDM技术具有多载波宽带信号的特点，使得其对于频率选择性衰落通道的抗干扰能力也较强，但对于频率响应时变的效应，OFDM信号的抗干扰能力就较弱。
因此，OFDM系统需要进行信道估计，以抑制频率响应时变带来的影响，降低误码率。
OFDM系统中基于导频的信道估计技术是其中一种主要的信道估计方法。
它通过在OFDM信号中嵌入导频序列，利用接收器端接收到的导频信息来估计信道响应。
基于导频的信道估计方法具有估计精度高、计算复杂度低、实现简单等优点，被广泛应用于OFDM系统中。
目前，国内外已有多项关于OFDM系统基于导频的信道估计方法的研究，但仍存在许多问题需要解决。
因此，本文拟对OFDM系统中基于导频的信道估计技术进行深入研究，旨在提高OFDM系统的抗干扰能力和信道估计精度。
二、研究内容和方法1. 研究现有基于导频的信道估计方法的优缺点，归纳总结不同方法适用的场景和条件。
2. 提出一种基于导频的信道估计方法，以提高OFDM系统的抗干扰能力和信道估计精度。
该方法将采用最小二乘法（LS）或最小均方误差方法（MMSE）来优化信道估计器。
3. 通过仿真方法验证所提出的方法的有效性和可行性，并与现有方法进行比较。
4. 提出优化方案，以进一步提高所提出的方法的性能。
5. 最后，提出应用方向和拓展，展望本研究的未来发展方向。
三、预期研究成果1. 对现有OFDM系统中基于导频的信道估计技术进行分析和比较，明确不同方法适用的场景和条件。
2. 提出一种基于导频的信道估计方法，实现较好的信道估计精度和抗干扰能力，提高OFDM系统的性能。
3. 通过仿真方法验证所提出的方法的有效性和可行性，并与现有方法进行比较和分析。
OFDM系统基于导频的信道估计方法研究
的方法获得对传输符号的估计 。这种方法的最大优 点是 ， 不需要信道 的状态信息 ， 因此接 收机 比较简 单。但为了提高系统 的频谱利用率， Ｆ Ｍ 系统需 ＯＤ 要采 用 幅度非恒 定 的调 制方式 ， 这种 情况下 ， 接收机 需要 知道 信道状 态 信息 进 行相 干 解调 ， 事实 上 即使 对 于正交相 移键 控这 样 幅 度恒 定 的调 制 方式 ， 用 利 信道状态信息进行相干解调也要 比差分解调提高系 统 的性能 ３～ ｄ 所 以总体 上相 干解调 的性 能要 优 ４ Ｂ，
Ｓ ｕｄ ｎ ｐ ｌｔｂ ｓ ｄ ｃ ａ ｎ ｌｅ ｔｍ ａ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ＯＦＤＭ ｙ ｔｍ ｔ ｙ ｏ ｉｏ － ａ ｅ ｈ ｎ ｅ ｓｉ ｔ ｌ ｏ ｉｈ ｉ ｓ ｓｅ
ＷＡＮＧ ｕ ．ｈ ｎ Ｊ ｎｃ ｅ ｇ
（ ｃ０ ｌ ｆ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎａ ｄＩｆｒ ｔ ｎＴ ｃｎ ｌｇ ， ｎｉｇＵｎｖｒｉ ｆ ｏｔ ｓｈ ｏ ｏ ｍ ｎｃ ｉ ｎ ｎｏ ｍａｉ ｅｈ ｏｏｙ Ｎａｊ ｉｅｓｙｏ ｓ Ｃ ａｏ ｏ ｎ ｔ Ｐ ｓ
收稿 日期 ：２ １ ７— ８ ０ １—０ ０ 作者简介 ：王君诚（９ ６一 ， ， １８ ） 男 在读硕士研究生 ， 研究方向为下一 代无线通信关键技术。
，
Ｎ ｎｉｇ２ ００ ， ｈｎ ａ ｊ １０ ３ Ｃ ｉａ） ｎ
Ａ ｓ ａｔ ｒ ｏｏａ ｅｕｎｙ ｄ ｉｏ ｕｔ ｌ ｉ （ Ｆ Ｍ）ｉ ｏｅｋｙｔｃｎｌ ｙｉ ｈ ｅ ｅ ｂｔ ｃ：Ｏｔ ｇｎｌ￣ ｑ ｅｃ ｉｓ ｎ ｍ ｌｐｅ ｎ Ｏ Ｄ ｒ ｈ ｖｉ ｉ ｘｇ ｓ ｎ ｅ ｅｈｏｏ ｎ ｔ ｎｗｒ ｇ ｅ
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OFDM系统基于导频的信道多径时延估计
黎锁平;李敏;田秀丰
【期刊名称】《信号处理》
【年(卷),期】2009(25)12
【摘要】本文针对宽带正交频分复用(OFDM)系统,分析了多径时延扩展与循环前缀(cP)长度及导频数目的关系.随后利用导频的频域相关性估计得到信道时域功率时延谱(PDP),并根据PDP提出信道均方根(RMS)时延及最大多径时延门限值的估计算法.最终实现OFDM系统对信道多径参量的实时跟踪,有利于系统参数自适应调整.仿真结果表明,本文算法在低复杂度条件下可以有效获知当前传输信道模型多径时延参数的近似统计信息.
【总页数】5页(P1972-1976)
【作者】黎锁平;李敏;田秀丰
【作者单位】兰州理工大学理学院,兰州 730050;兰州理工大学计算机与通信学院,兰州,730050;兰州理工大学计算机与通信学院,兰州,730050
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.23
【相关文献】
1.多用户OFDM系统基于压缩感知的信道估计中多导频集合设计研究 [J], 李慧;何雪云;梁彦
2.双选择衰落信道下OFDM系统基于梳状导频的变换域频率分集式信道估计 [J],
刘留;陶成;邱佳慧
3.OFDM系统中基于稀疏信道估计的新导频设计方案 [J], 黄菊菊
4.OFDM系统时变信道下基于导频的信道估计 [J], 杨俊玲;郝黎宏
5.基于导频的OFDM系统信道估计算法 [J], 王晓艳;徐高魁
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