本文關鍵詞：多載波通信系統(tǒng)中基于基擴展模型的雙選信道估計和檢測技術　出處：《電子科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：多載波正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系統(tǒng)由于其高頻譜利用率而成為當今和未來的主流無線傳輸技術。在OFDM系統(tǒng)中,準確信道狀態(tài)信息的獲取對于數(shù)據(jù)檢測至關重要。高移動性環(huán)境是未來無線通信應用的重要方向之一,在由高速移動所產(chǎn)生的雙選信道下,直接估計時域沖激響應所需的待估參數(shù)過多,信道估計變得非常困難。基擴展模型(Basis Expansion Model,BEM)由于可以在變換域?qū)π诺纻鬏斕匦赃M行等效描述,能有效縮減待估信道系數(shù)的維度,從而引起了廣泛的重視和研究。首先,本文針對單入單出正交頻分復用(Single-Input Single-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing,SISO-OFDM)系統(tǒng),研究了雙選信道條件下的信道估計問題。本文詳細推導了時域高階維納濾波(Wiener Filter,WF)插值和線性內(nèi)插之間的漸進關系,根據(jù)無線信道衰落特性的相關性及貝塞爾函數(shù)的近似性質(zhì),提出了低復雜度的三階維納濾波實現(xiàn)方法,通過理論分析和數(shù)值仿真,驗證了算法的有效性。本文在雙選信道條件下,基于基擴展模型,理論分析并推導出時域維納濾波的設計準則,由于該模型能較好的描述雙選信道所帶來的子載波間干擾(Inter-Carrier Interference,ICI),從而在高速移動環(huán)境中能取得更好的系統(tǒng)性能。其次,本文針對集中式多入多出正交頻分復用(Multiple-Input Multiple-Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO-OFDM)系統(tǒng),研究了基于基擴展模型的雙選信道下聯(lián)合信道估計和數(shù)據(jù)檢測問題。提出一種允許背景噪聲方差未知的基于期望最大化(Expectation Maximization,EM)的多天線信道參數(shù)估計和數(shù)據(jù)檢測聯(lián)合迭代更新的近最大似然(Maximum Likelihood,ML)算法,理論分析和仿真證明,該算法性能接近最大似然的理論下限。為降低該算法復雜度,本文將接收信號表示成每根發(fā)送天線信號的疊加向量形式,提出各天線獨立更新信道和數(shù)據(jù)信息的次優(yōu)迭代算法。仿真結(jié)果表明,該方法相對于信道參數(shù)和數(shù)據(jù)的聯(lián)合迭代更新技術,在性能和計算復雜度之間可以取得更好的折衷。再次,本文針對分布式MIMO-OFDM系統(tǒng),研究了雙選信道下,利用基擴展模型的聯(lián)合信道估計和數(shù)據(jù)檢測問題。除了未知的背景噪聲方差外,本文還進一步綜合考慮了接收端可能存在的干擾和相位噪聲。利用經(jīng)驗的先驗信息,在基擴展模型下基于最大后驗準則(Maximum a Posterior Probability,MAP),提出了利用變分貝葉斯推理(Variational Bayesian Inference,VBI)的聯(lián)合信道參數(shù)估計和數(shù)據(jù)檢測,理論分析和數(shù)字仿真結(jié)果驗證該算法接近理想情況下假設理想信道狀態(tài)信息,無相位噪聲及已知干擾和加性高斯白噪聲時的接收機誤碼性能。最后,針對非對稱雙選信道,本文還研究了基于OFDM的協(xié)作式雙向中繼網(wǎng)絡(Two-Way Relay Network,TWRN)系統(tǒng)中的聯(lián)合信道估計和數(shù)據(jù)檢測問題。本文在背景噪聲方差確定的條件下,利用最小均方誤差(Minimum Mean Square Error,MMSE)準則優(yōu)化了初始估計的準確度,并利用信道參數(shù)的經(jīng)驗先驗信息,基于變分貝葉斯推理得到了近最大后驗的檢測算法,理論分析和數(shù)字仿真結(jié)果驗證該算法接近理想情況下假設理想信道狀態(tài)信息的接收機誤碼性能。綜上所述,本文在以基擴展模型為代表的雙選信道下,針對基于多載波的各類典型通信系統(tǒng),利用貝葉斯理論深入研究了各類信道估計算法,探討了先驗信息是否能夠獲取及其在估計和檢測算法中的應用,并在具備未知背景噪聲,干擾和相位噪聲等復雜環(huán)境下進行了充分驗證。
[Abstract]:Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM ) system has become the mainstream wireless transmission technology in today ' s and future due to its high spectrum utilization . In OFDM systems , accurate channel state information acquisition is very important for data detection . In order to reduce the complexity of this algorithm , this paper presents a method of joint channel estimation and data detection in two - Way Relay Network ( TWRN ) system .

【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN913.6
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本文編號：1427704