mimo—ofdm系统中稀疏信道估计算法研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com云南大学学报(自然科学版)，2007，29(6)：574—578CN53—1045／NSN0258—7971JourmdofYunn~UniversityMIMO—OFDM系统中稀疏信道估计算法研究朱行涛，刘郁林，赵翔，徐舜(重庆通信学院，重庆400035)摘要：针对多输入多输出正交频分复用系统，利用信道冲激响应的稀疏特性，提出1种新的MIMO—OFDM信道估计算法，简称为MIMO—MP算法．首先利用匹配追踪思想确定出非零抽头系数的位置，然后再采用最小二乘算法完成对非零系数值的2次估计，从而通过减少信道估计参数的

2、个数降低算法复杂度．该算法具有较好的性能，但在剩余向量更新上还不是很精确，通过改进剩余向量的更新方式，得到另一种性能更优的算法简称为MIMO—MMP算法仿真结果验证了算法的有效性．关键词：正交频分复用；多输入多输出(MIMO)；稀疏信道；匹配追踪算法中图分类号：TN911．5文献标识码：A文章编号：0258—7971(2007)06—0574—05由于正交频分复用(orthogonalfrequencvdivisionmultiplexing，OFDM)系统具有频带利用率高、可有效抵抗多径干扰和窄带干扰等很多优点⋯，近年来已引起人们的广泛关注．在OFDM接收机

3、设计中，往往需要已知信道状态信息(channelstateinformation，CSI)，因此，对信道参数进行估计具有重要的意义．近年来，研究人员对OFDM信道估计问题进行了大量研究，提出了许多估计方法．文献[2，3]等提出几种关于OFDM系统的信道估计算法，取得较好的估计效果，但它们都是针对单输入单输出(singleinputsingleoutput，SISO)正交频分复用系统，简记为SISO—OFDM系统．随着人们对无线数据和多媒体业务的需求，由于多输人多输出(multipleinputmuhipleoutput，MIM0)技术能有效地提高系统的容量_4

4、j，在无线频谱资源紧缺的条件下，MIM0技术和OFDM技术的结合即MIMO—OFDM系统无疑是提高频谱利用率和数据传输速率的有效方法之一．针对MIMO—OFDM系统，文献[5，6]分别提出了2种不同的信道估计方法，由于没有利用信道的先验信息(如稀疏性等)，算法的复杂度高，而且性能差．因此，为降低算法复杂度，获得性能稳健的算法，有必要利用信道的稀疏性对信道进行估计．由于稀疏信道估计问题可看成是稀疏性表示问题，而在稀疏性表示问题中，匹配追踪算法(matehingpursuit，MP)_7』是1种性能优越的算法，于是，针对MIM0一OFDM稀疏信道，本文提出一种基于

5、匹配追踪的MIMO—OFDM稀疏信道估计算法简称MIMO—MP算法．该算法的主要思想是利用参考矩阵的列向量去拟合观测向量，得到与观测向量最相关的几个列向量，然后利用参考矩阵列向量与信道抽头的对应关系，探测出非零值抽头的位置，最后再利用最小二乘算法来估计探测出的非零抽头系数值．该算法具有较好的性能，但在剩余向量更新上还不是很精确，通过改进剩余向量的更新方式，文章得到另一种性能更优的MIMO—MMP算法．针对提出的新算法，文章进行了仿真．仿真结果表明：在低信噪比(010dB)的情况下，MIMO—MP算法和MIMO—MMP算法具有相同的归一化均方误差(NMSE)性能

6、，比MIMO—LS算法的NMSE性能优约12dB；随着信噪比的增加(15—50dB)，MIMO—LS算法的NMSE性能仍远差于这2种新算法，而MIMO—MMP算法的NMSE性能逐渐优于MIMO—MP算法，在时，这种NMSE性能差达到6．5dB．虽然MIMO—MMP算法的复杂度比MIMO—MP算法的高，但在导频数较少的情况下，这种差异不是太大，可以忽略．因此总的来说，MIMO—MMP算法的性能更优．*收稿日期：2007—01—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(60672157；60672158)．作者简介：朱行涛(1982一)，男，湖北人，硕士生，主要从事

7、盲均衡和自适应信号处理方面的研究维普资讯http://www.cqvip.com第6期朱行涛等：MIMO—OFDM系统中稀疏信道估计算法研究575图1为1个有Ⅳ个发射天线和Ⅳ，个接收天线的MIMO—OFDM系统发射和接收框图．在传输过程中，发射端传输的数据被分成Ⅳ个不同的符号块X，i=1，2，⋯，Ⅳ，分别对Ⅳ这个符号块进行Ⅳ点的IFFT，并插入长度为Ⅳ。的循环前缀(Ⅳ大于最大的多径延迟)，然后通过Ⅳ个发射天线进行传输．通常信道的相关时间要远大于OFDM的符号周期，在一个完整的OFDM符号里，信道被认为是时不变的，只是在不同的OFDM符号里，信道才是时变的．文章

8、的研究是建立在理想载波和时间同步的假设