一种mimo-ofdm系统信道估计简化方法

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1、一种MIMO?OFDM系统信道估计简化方法　　摘要：提出了一种基于MMSE准则的MIMO?OFDM系统信道估计简化方法。该方法将信道估计问题转化为TBT线性方程求解问题，然后利用快速求解算法避免了复杂的矩阵求逆和矩阵相乘，大大降低了实现复杂度。仿真结果表明，相比于传统MMSE算法，该简化算法在降低复杂度的同时仅带来微弱的性能损失。关键词：MIMO?OFDM；信道估计；TBT；快速求解算法中图分类号：TN925+.93?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）07?0001?04AsimplifiedmethodforchannelestimationofMIM

2、O?OFDMsystemsZHANGChao?long，QIUXin，CHENJie（CommunicationandMultimediaSoCLab，MicroelectronicsInstituteofChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China）Abstract：AsimplifiedchannelofestimationmethodforMIMO?OFDM（multipleinputmultipleoutput?orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）systemsbasedonMMSE

3、（minimummeansquareerror）criteriais14proposed，whichtranslatedtheproblemofchannelestimationintothefindingoutthesolutionofTBT（Toeplitz?block?Toeplitz）nonlinearequations.Andthencomplexoperationofmatrixinverseandmatrixmultiplicationcanbeavoidedwithfastsolutionmethod，whichgreatlyreducedthecomputat

4、ioncomplexityofchannelestimation.Simulationresultsshowthat，comparedwithtraditionalMMSEchannelestimationmethod，theproposedsimplifiedmethodcanreducecomputationcomplexityefficientlywithsmallperformancedegradation.Keywords：MIMO?OFDM；channelestimation；TBT；fastsolutionmethod0引言现代通信系统对通信速率和带宽效率提出了更

5、高的要求，而多输入多输出正交频分复用（MIMO?OFDM）技术能够大幅提高通信系统的数据吞吐量和可靠性[1]，并且与空时码的结合可以利用空时码较高的码效率和良好性能进一步的改善MIMO?OFDM系统的效率和性能[2]，所以编码MIMO?OFDM系统受到广泛的关注。IEEE802.16标准已经把MIMO?OFDM14作为实现其物理层的核心技术[3]。对于结合空时码编码的MIMO?OFDM系统来说，无论空时码的译码还是信道干扰抵消都与信道估计的准确度密切相关。目前信道估计技术的主流技术为基于导频的相干解调，在各种估计方法中基于最小均方误差（MMSE）准则进行的信道估计可以获得最佳性

6、能[4]，但是复杂的矩阵求逆和矩阵乘法导致其复杂度难以接受。所以基于MMSE准则信道估计简化算法被广泛研究，但无论是降阶矩阵处理[5]还是奇异值分解（SVD）算法[6]都难以避免复杂的矩阵乘法和求逆运算，虽然可以采用迭代递归计算的方法解决信道矩阵求逆问题[7]，但是算法复杂并且收敛性难以保证。文献[8]提出了可以通过优化训练符号可以大大简化信道估计，但是对训练符号的依赖性限制了其应用范围，并且在信道变化较大情况下性能有限。文献[9]采用了一种新型的子空间信道估计方法，这种方法对于SIMO信道具有较好的效果，但是快收敛特性并不能在MIMO信道中很好的体现。本文将MMSE信道估计算

7、法等效为一个Toeplitz块矩阵线性系统，进而利用Toeplitz块矩阵的快速变换算法，提出了一种简化的MMSE信道估计算法，用二维FFT和简单的矩阵对应位置相除代替矩阵乘法和求逆，大大减少了实现复杂度。1系统及信道模型1.1空时编码MIMO?OFDM系统14采用空时编码具有两条分支的MIMO?OFDM系统框图如图1所示。在发射时间[n，]二进制数据块[b[n，k]：k=0，1，2，…]经过空时编码后得到两路不同的信号[ti[n，k]：k=0，1，2，…，]其中[i=1，2]分别代表两路信