mimo-ofdm 系统的简化 ls 信道估计研究

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1、BatchDoc-Word文档批量处理工具MIMO-OFDM系统的简化LS信道估计研究宋楠，张忠民哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江(150001)E-mail：songnan_1982@163.com摘要：本文通过MIMO-OFDM系统信道估计的研究，提出了一种新的简化LS信道估计算法。该方法通过设定路径选取阈值的方式来动态选取信道增益集中的路径，忽略能量极小的路径，最后达到在信道估计器性能未受太大影响的情况下而算法得到简化的目的，并使用LMS自适应信道滤波器使信道估计结果更加理想，最后对简化LS算法进行仿真，验证了其有效性。关键词：MIMO-OFDM；信道估计；LS

2、估计；路径选取阈值中图分类号：TN9111引言在多输入多输出-正交频分复用（MIMO-OFDM,MultipleInputMultipleOutput-OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）系统中[1]，发送端编码和接收端信号检测都需要信道状态信息。信道状态信息的准确性直接影响到MIMO-OFDM系统传输数据的可靠性。OFDM信道估计方法一般可以分为两种:一种是盲估计算法，另一种是基于导频辅助(PSAM,PilotSymbolAssistedModulation)[2]信道估计算法。PSAM信道估计算法很多，目前常用的有两种：最小二乘

3、法(LS,LeastSquare)和最小均方误差法（MMSE,MinimumMeanSquareError）[3][4]。本文主要研究LS算法在PSAM信道估计上的应用，通过动态路径选取的方式在信道估计器的性能未受太大影响的情况下使LS算法得到了简化，最后使用LMS自适应滤波器使MIMO-OFDM系统得到更好的信道估计性能。2MIMO-OFDM系统的系统模型两根发射天线和两根接收天线的MIMO-OFDM系统模型如下图1所示。-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具b[n,k]x1[n,k]空时编信号调制IFFTFFTy1[n,k]信号解调空时y2[n,k]译

4、-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具码x2[n,k]信号调制IFFTFFT信号解调码Hij[n,k]信道参数估计-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具图1MIMO-OFDM系统模型采用基于蒙特卡洛仿真(MonteCarlo)的广义平稳非相关散射信道模型(WSSUS,Wide-SenseStationary-UncorrelatedScattering)来分析MIMO-OFDM系统信道。具有N个子载波、L′个ISI抽头的MIMO-OFDM系统，Nt根发射天线上的发射信号可以通过一个N×Nt得矩阵来表示；假定在MIMO-OFDM字中有如下的功率约束：

5、-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具N−1NtE⎡X(n)2⎤=N（1）-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具i⎣⎦∑∑n=0i=1当假设只考虑非零抽头，时域信道冲击响应可表示为：-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具L′−1hij(t.τ)=∑γl(t)δ(τ−τl)l=0（2）-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具式（2）中，δ(∗)是Kroneckerdeta时域抽样函数，τl,γl分别表示第l个ISI抽头的时延和复幅度，L′是ISI抽头的数目。由于WSSUS信道可视为具有

6、准静态稳定性，因此在加了适当的循环前缀保持时频同步的MIMO-OFDM系统中，第i根发送天线和第j根接收天线中的OFDM信号的第k个信号子载波的等价信道系数为：-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具L′−1H[n,k]=∑h[n,l]WkLl(3)-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具1⎛−j2π⎞ijijNl=0-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具上式中，WN=exp⎜KK⎟，K为子载波数目，Ll,l=0,1,L,L′−1是ISI非零-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具⎝⎠的抽头数目。式（3）中的Hij[n,l]是系统的

7、信道增益矩阵，其最大秩以及L′的大小是由无线信道的ISI抽头数决定的。3MIMO-OFDM系统LS信道估计3.1LS算法首先声明，根据前面的分析，不同的接收天线信道估计过程相互独立，因此为了简化算法的分析过程，可以具有代表性的选取第j根接收天线进行信道估计方法的研究，因此以下的分析省去接收天线的标注j。在4×4MIMO-OFDM系统中，设在第i根发射天线与第j接收天线间发送的第n个OFDM周期符号上的第k个子载波信道的信道衰落系数表示为：L−1-3-BatchDoc-Word文档批量处理工具iiKH[n