NB-IoT系统基于导频信道估计算法研究
基于导频的MIMO-OFDM系统信道估计算法研究
基于导频的MIMO-OFDM系统信道估计算法研究作者：张恒斌来源：《电脑知识与技术》2011年第24期摘要：信道估计作为MIMO-OFDM的一种关键技术对系统性能有着十分重要的影响，该文分析了基于块状导频、梳状导频、矩形导频对信道估计的影响，并对LS线性插值算法进行了改进，通过计算机仿真验证了改进的LS插值算法在精度和性能上优于原有的算法。
关键词：多输入多输出；正交频分复用；信道冲激响应；导频中图分类号： TP391文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)24-5918-03Study of Channel Estimation in MIMO-OFDM System Based on Pilot-symbolsZHANG Heng-bin(Dezhou Vocational and Technical College, Dezhou 253000, China)Abstract: Channel estimation，which is a key technology to MIMO-PFDM, has an significant influence to system performance . In this paper, the impact to channel estimation based on the methods ofblock type pilot, comb type pilot, and rectangular type pilot is done. The LS linear interpolating algorithm is also developed, which has better improvement on performance and accuracy approved by computer simulation.Key words: MIMO; OFDM; CIR; pilotMIMO-OFDM作为第四代移动通信系统的关键技术之一，其将MIMO 技术与 OFDM 技术相结合，是无线通信领域智能天线技术的重大突破。
基于导频的OFDM 信道估计及其改进技术的研究
基于导频的OFDM系统信道估计方法研究
基于导频的OFDM系统信道估计方法研究吴晓庆;萍萍【期刊名称】《信息通信》【年(卷),期】2014(000)010【摘要】正交频分复用（OFDM）技术采用多载波传输方式，成为了第四代移动通信核心技术。
OFDM系统可采用基于导频的信道估计方法，提高信道传输的准确性。
文章在matlab环境下对块状导频进行仿真，对最小乘二算法和最小均方误差估计算法进行了比较，经过实验得出，块状导频更适合于慢衰落信道。
%Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology uses multicarrier transmission mode,is becoming the fourth generation mobile communication core technologies.OFDM system can use the channel estimation method based on pilot,To improve the accuracy of channel transmission.The paper Compared the Least Square and Minimum Mean-Square error estimation algorithm based on block-type pilot assignment in mat-lab.Through experiment, block pilot is better suited for slow fading channel.【总页数】2页(P11-12)【作者】吴晓庆;萍萍【作者单位】内蒙古师范大学物理与电子信息学院，内蒙古呼和浩特010022;内蒙古师范大学计算机与信息工程学院，内蒙古呼和浩特010022【正文语种】中文【中图分类】TN911【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.OFDM系统中基于稀疏信道估计的新导频设计方案 [J], 黄菊菊3.大规模MIMO-OFDM系统结构化压缩感知信道估计中导频优化方法研究 [J], 何雪云;赵天;梁彦4.OFDM系统基于导频的信道估计方法研究 [J], 王君诚5.MIMO-OFDM系统中基于散布导频的信道估计方法研究 [J], 陶蕊;王莲莲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
NB-IoT中一种改进的DFT信道估计算法
南京岬电大学学披(自然科学版)Journal of Nanjing University of Posts and Telecommunications(Natural Science Edition)Vol.40No.6 Dec.2020第40卷第6期2020年12月doi：10.14132/ki.1673-5439.2020.06.002NB-IoT中一种改进的DFT信道估计算法谭钦红，梁泽乾，于敏(重庆邮电大学通信与信息工程学院.重庆400065)摘要:在窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-loT)系统中，上行数据链路采用单载波频分多址(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access,SC-FDMA),由于SC-FDMA固有的解码步骤会将估计误差扩展到所有的子载波上，因此对信道估计的误差更加敏感。
在传统基于阈值的离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)信道估计的基础上，利用NB-IoT的应用场景的低速性、准静态性，提出了一种基于双时隙的DFT信道估计算法。
该算法利用两时隙内的导频的线性组合进一步降低噪声的影响，在复杂度增加较小的情况下，提升了系统性能。
Matlab仿真结果表明，与基于阈值的DFT信道估计相比，在误比特率(Bit Error Ratio,BER)为1xl0〜时，文中算法相较基于阈值的DFT估计算法约有4dB的性能增益，具有一定的实用价值。
关键词：窄带物联网；信道估计；离散傅里叶变换中图分类号:TN929.5文献标志码：A文章编号：1673-5439(2020)06-0007-05An improved DFT channel estimation algorithm in NB-IoTTAN Qinhong,LIANG Zeqian,YU Min(College of Telecommunications and Information Engineering,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing400065,China)Abstract:In the narrow band Internet of Things(NB-IoT)system,since the uplink uses single-carrier frequency・division multiple access(SC-FDMA),its decoding step will extend the estimation error to all subcarriers,thus it is more sensitive to the channel estimation error.Based on the traditional thresholdbased discrete Fourier transform(DFT)channel estimation,an improved DFT channel estimation is proposed using the low speed and quasi-static nature of NB-IoT application scenarios.The algorithm uses the linear combination of the pilots in the two slots to further reduce the impact of noise,and improves the sys・tem performance in a lower complexity extent.The Matlab simulation demonstrates that the algorithm can improve the bit error ratio(BER)performance about 4dB compared with the threshold-based DFT estimation algorithm when BER=103,thus the algorithm has a certain practical value.Keywords:narrow band Internet of Things(NB-IoT)；channel estimation；discrete Fourier transform窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-I()T)是低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Net-work,LPWAN)技术之一，是物联网的一个重要分支⑴，支持低功耗设备在LPWAN的蜂窝数据连接。
NB-IoT基带OFDM调制解调器算法设计研究
NB-IoT基带OFDM调制解调器算法设计研究摘要：随着物联网技术的快速发展，NB-IoT成为了未来物联网应用的关键技术之一。
基于OFDM的调制解调技术是NB-IoT的核心技术之一。
本文针对NB-IoT基带OFDM调制解调器算法，进行了详细的设计研究。
首先介绍了NB-IoT技术的发展背景和应用场景，然后对OFDM调制解调技术进行了详细的介绍和分析，包括OFDM的基本原理、调制方式和解调方式等。
接着，针对NB-IoT基带OFDM调制解调器的算法设计，进行了细致的分析和设计，包括信号处理、载波同步、频偏补偿和信道估计等方面。
最后，进行了实验仿真和性能评估，采用MATLAB软件对算法进行了仿真验证，并对性能进行了评估和分析。
关键词：NB-IoT；OFDM；调制解调；信号处理；频偏补偿；信道估计；实验仿真；性能评估1.引言物联网技术的快速发展，使得越来越多的物联网应用需要高速、低功耗、广覆盖等多种特性的通信技术的支持，NB-IoT作为一种新的物联网通信技术，具有低功耗、广覆盖、高可靠性等优点，成为未来物联网应用的关键技术之一。
NB-IoT是一种基于OFDM的调制解调技术，OFDM是一种高效的数字调制解调技术，具有良好的抗多径干扰和频带利用效率。
因此，在NB-IoT的实现过程中，OFDM技术起着非常重要的作用。
2.NB-IoT基带OFDM调制解调技术2.1 NB-IoT技术的发展背景和应用场景随着物联网的快速发展，以及现有的无线通信技术（如LTE、Wi-Fi等）无法满足物联网应用对通信技术的需求，NB-IoT作为一种新型的移动通信技术，应运而生。
NB-IoT是一种基于OFDM调制解调技术的无线通信技术，旨在实现“万物互联”的目标。
NB-IoT具有广泛的应用场景，包括城市照明、智能家居、智能交通、环境监测等多种领域，以及消费电子、智能移动设备等更广泛的应用场景。
2.2 OFDM调制解调技术的基本原理OFDM是一种多载波调制技术，它将信号分为多个小带宽信号，每个小带宽信号通过相位和幅度调制来传输信息，最终合并形成原始信号。
基于导频序列信道缩短的超宽带信道估计
Mean Square Error
10
-2
0
1
2
3
4
5
6
7
RSN /dB
[1] 王文博,郑侃. 宽带无线通信 OFDM 技术[M].北京： 人民邮电出版社， 2003: 46–47. [2] FAN Xiang-ning. An Improved Channel Estimation Algorithm for OFDM UWB[C]// 2005 IEEE. Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Canada:[s.n.],2005: 173–176. [3] MOLISCH A F. Channel models for Ultra-wide band Personal Area
T
其中， Rrr = E[r ⋅ r ] ， Rrx = E[r ⋅ x] 。
T
2.2 信道估计 用 y 表 示 均 衡 器 输 出 序 列 ， 然 后 由 LS 准 则
C LS = min {(Y − XC ) H (Y − XC )} ，可得：
C LS = X −1Y = C + X −1W 。 (8) ˆ ˆ 对 C LS 做 IFFT 变换，得到信道时域估计 cLS ( n) 。
∧
∧
(5)
其中, X = diag( X (0) X (1)" X ( N − 1)) 为传输信号矩阵， W 为高斯噪声序列的傅氏变换。 1.2 超宽带信道模型 超宽带信号的多径到达分为两部分，簇的到达和每簇内 的多径到达[3]：
因为复合信道冲击响应长度不大于 CP 长度 N l ， 所以可
ˆLS 当作干扰噪声。 以把 n > N l − 1 时的 c 通过把 n > N l − 1 时的
基于导频无线ofdm信道估计算法研究
基于导频无线ofdm信道估计算法研究1.前言在无线通信中，信道估计是一项关键技术。
在传统的无线通信中，信道估计一般采用导频技术，其中，导频序列是一种被发送到接收机的固定序列，用于对信道进行估计。
在OFDM系统中，导频序列也被采用作为信道估计基础。
本文将以基于导频无线OFDM信道估计算法研究为主题，详细介绍OFDM系统中的信道估计技术及其计算方法。
2.OFDM系统原理OFDM系统是一种多载波调制技术，其原理是将频带分为多个子载波，采用离散傅里叶变换（DFT）和逆离散傅里叶变换（IDFT）将复杂的多载波信号转换成多个简单的基带信号。
OFDM系统中最常见的调制方式是QAM调制（即正交幅度调制），其中，数据位被分为I和Q两路信号进行调制传输。
OFDM系统的优点是其高的频带利用率和良好的抗多径干扰能力，因此被广泛应用于许多无线通信标准中，如WiFi、LTE等。
3.导频技术及其应用OFDM系统中，导频信号常用于信道估计。
导频信号是一个已知的频率，被经过信道后接收端观测到的信号。
根据导频信号的变化情况，可以对信道进行估计。
在OFDM系统中，导频信号通常是直接映射到某些子载波上，在接收端抽取导频符号，综合其中的信息进行信道估计。
OFDM系统中，导频信号的频率位置和数目一般是预先规定的，通常在OFDM帧头部分内进行传输。
4.基于导频OFDM信道估计算法基于导频的OFDM信道估计算法一般包括以下步骤：4.1导频序列设计导频序列是信道估计的基础，需要设计在子载波中均匀地分布，从而对整个信道进行合理的估计。
常用的导频序列设计包括DFT序列、Zadoff-Chu序列等。
4.2导频符号提取在接收端，需要识别出导频符号，以供信道估计使用。
导频符号的提取一般使用了已知的导频序列，从中抽取具有导频信息的符号。
4.3信道估计算法OFDM信道估计算法一般分为基于时域和基于频域的两种，其中，基于频域的估计相关算法较为常用。
基于频域的信道估计算法包括最小二乘法（LS）、最大似然估计（MLE）、最小均方误差（MMSE）等。
基于导频序列的信道估计算法的研究.
第一章绪论1.1 研究背景和意义现代社会已经进入了信息时代，在各种信息技术中，信息的传输即通信起着支撑作用。
由于人类社会生活对通信的需求越来越高，世界各国都在致力于现代通信技术的研究与开发以及现代通信网的建设现代移动通信技二十世纪二十年代，但是一直到 20 世纪 70 年代中期才迎来了移动通信的蓬勃发展时期。
美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统，建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。
从八十年代开始，数字移动通信系统进入了发展和成熟时期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM），随后美国和日本也相继制定了各自的数字移动通信体制。
90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA）蜂窝通信系统，这是移动通信系统发展中的里程碑。
从此码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占据了越来越重要的地位。
这些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。
第二代移动通信系统主要是为支持语音和低速率的数据业务而设计的，但是随着人们对通信业务范围和业务速率要求的不断提高，已有的第二代移动通信网将很难满足新的业务需求。
为了适应新的市场需求，人们正在研究和设计第三代移动通信系统。
尽管目前关于第三代移动通信系统的研究和标准化工作十分引人注目，但是目前第三代移动通信的方案实际只能是第二代移动通信方案的改进，算不上真正意义上的宽带接入网络。
而且3G的核心网还没有完全脱离第二代移动通信系统的核心网的结构。
目前，人们把越来越多的眼光投向三代以后的（beyond 3G/4G）移动通信系统中新一代移动通信（beyond 3G/4G）将可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s，甚至更高，支持的业务从语音到多媒体业务，包括实时的流媒体业务，数据传输速率可以根据这些业务所需的速率不同进行动态调整。
新一代移动通信的另一个特点是低成本。
因此在有限的频谱资源上实现更高速率和更大容量，需要频谱效率更高的通信技术。
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N 网络与融合 ETWORK ＆ CONVERGENCE
1 四种下行物理信道
NB-IoT 定义了四种下行物理信道，这一点类似 于 LTE 的设计。分别是同步信道、广播信道、控制信道 和数据信道[4]。
（1） 同步信道：NB-IoT 的该信道包含两种信号， 即 窄 带 主 同 步 信 号 （NPSS） 和 窄 带 辅 同 步 信 号 （NSSS）。NPSS 基于短 ZC 序列，在 LTE 设计中，是将 同步序列进行简单重复，且 PSS 中会携带小区信息， 与之不同的是，NB-IoT 的 NPSS 不携带小区信息，会 提供参考信号，使得用户接收机（后续简称 UE）达到 时间与频率的同步。
表 1 NB-IoT 的性能
技术特点
NB-IoT
带宽
系统带宽 200 kHz，实际传输带宽 180 kHz
电池寿命
约 10 年
模块成本
不足 5 美元（若批量生产可以进一步降低）
容量
单个小区支持 10 万连接
覆盖
在 GSM 基础上提升 20 dB
45 投稿网址 ｜《电视技术》第 42 卷第 1 期(总第 498 期)
NB-IoT 有很多优点，见表 1 所示，NB-IoT 传输带 宽为 180 k Hz，相当于最小的 LTE 物理资源块（PRB） 的大小[2]。根据频谱的可用性，NB-IoT 可以独立操作 （Stand-alone operation），部署在运营商现有的 LTE / UMTS 保护频带（Guard-band operation）或者在现有的 LTE 带内部署（In-band operation）[3]。
物联网（Internet of Things）是使得可以被独立寻 址的对象达到互联互通的一种建立在互联网、传统电 信网基础上的网络[1]。互联互通不再局限于人，而是扩 展为物与物之间，提高了联网终端的多样性。随着智 能城市的构建，短距离无线通信技术 （包括蓝牙， ZigBee 等技术）存在续航时间较短，网络覆盖能力不 强，成本偏昂贵等问题，不能通用于各种场合。2012 年 欧 美 开 始 兴 起 低 功 耗 广 域 物 联 网（Low-Power Wide-Area Network），现如今它已经成为了物联网技 术的重要组成部分，典型的 LPWAN 技术包括 Sigfox 和 LoRa。 2015 年 9 月 ，3GPP 正 式 命 名 了 NB-IoT （Narrow Band Internet of Things） 技 术 ， 该 技 术 是 LPWAN 技术的一种新兴技术，都是采用各自的方法 达到功耗低，覆盖距离远，连接终端数大，成本低的目 标。部署在授权频段的 NB-IoT，相对于多数在非授权 频段工作的 LPWAN 技术，具有更加稳定的网络。
The Research on Pilot Channel Estimation Algorithm for NB - IoT System
YANG Jing (Communication and Information Engineering, Xi`an University of Posts and Telecommunications, Xi`an 710061, China)
(1):45-47.
中图分类号：TN929.5
文献标志码：A
DOI：10.16280/j.videoe.2018.01:008
NB-IoT 系统基于导频信道估计算院，陕西 西安 710061)
摘要：NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是一种基于蜂窝的窄带物联网技术，该技术如今发展非常迅速，为了协助终端 更好地解调出发射信号，在现有的 LS 算法和基于 DFT 的 LS 算法基础上进行改进，设计了基于阀值的变换域信道估计算法，并 且通过 MATLAB 对以上三种算法的 BER（误码率）进行仿真和验证，最终仿真结果显示改进算法的性能优于另外两种算法。 关键词：NB-IoT；下行物理信道；信道估计算法
N 网络与融合 ETWORK ＆ CONVERGENCE
文献引用格式：杨婧. NB-IoT 系统基于导频信道估计算法研究[J]. 电视技术，2018，42(1):45-47.
YANG J. The Research on Pilot Channel Estimation Algorithm for NB - IoT System [J]. Video engineering, 2018, 42