高速铁路中基于组导频的OFDM系统时变信道估计算法

高速铁路环境下产生的多普勒扩展现象表现为等效信道随时间变化。其破坏了正交频分复用(OFDM)系统的正交性并产生严重的子载波间干扰(ICI)。基于基扩展模型(BEM)的信道估计方法将时变信道估计转化为对基函数系数的估计,并通过导频信号进行系数估计。在高速移动环境下,严重的ICI干扰会导致基函数系数估计误差增大并造成性能恶化。该文在分析ICI功率分布的基础上,提出基于频域组导频分布的时变信道估计算法。仿真结果表明,在高速铁路中,相比较基于梳状导频的传统BEM信道估计算法,该文提出的方法能有效减小ICI,提高时变信道估计算法的性能。     

MIMO-OFDM系统中的信道估计算法设计

MIMO-OFDM信道估计算法中,基于相位偏移导频结构的时域最小二乘算法,具有实现过程简便、精度高等特点,但是该算法需要通过复数计算完成。为了降低计算量、节省系统存储空间,对算法进行了两方面的改进:①提出一种由实数构成的新的导频结构;②根据新的导频结构,利用离散哈特莱变换提出新的信道估计算法。由于采用了离散哈特莱变换,算法只需要通过实数计算完成,能够有效降低计算复杂度。与通过复数计算的结果相比,算法没有造成计算精度的下降。采用Matlab软件进行仿真,验证了该导频结构和算法的有效性及可靠性。     

双选择衰落信道下OFDM系统基于梳状导频的变换域频率分集式信道估计

由于高速铁路无线信道表现出频率选择性和时间选择性衰落(双选择性衰落),正交频分复用(OFDM)在该信道上传输,需要实时跟踪估计信道变化,降低估计噪声。由于离散傅里叶变换具有快速算法IFFT/FFT,基于变换域的信道估计技术逐渐受到关注。通常,OFDM系统的梳状导频数多于信道冲击响应长度,导致变换域信道估计方法降噪比较困难。本文提出一种梳状导频变换域频率分集式信道估计方法,它通过联合若干分组的变换域信道估计,明显降低估计噪声,从而降低信道估计的均方误差(MSE)和系统的误码率(BER)。理论分析和仿真结果表明,在时不变信道中,当分集数为L,该方法对MSE的增益是10lg(L);在时变信道中,该方法出现"错误平底",但相对于传统变换域信道估计方法,性能仍有改善。     

一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法

提出了一种基于OFDM的数字多媒体广播载频同步方法,该方法利用同步序列时域相关对初始频偏进行估计,利用OFDM连续导频符号对残余频偏进行估计,并根据估计值对频偏进行跟踪。跟踪过程中无需计算连续导频互相关的相位值,大大降低了实现的复杂度;通过对多个连续导频互相关相位值的加权平均,降低了信道对频偏估计的影响;采用变步长对频偏进行跟踪,在减小捕获时间的同时减小了跟踪方差。时变多径信道下仿真结果表明,该方法能够有效地满足系统需求。     

基于导频的OFDM信道估计

本文主要介绍了OFDM系统模型、导频分布结构、LS、ML和MMSE三种信道估计算法和插值算法,采用二维维纳滤波器进行信道估计并进行仿真。     

基于导频的OFDM信道估计

本文主要介绍了OFDM系统模型、导频分布结构、LS、ML和MMSE三种信道估计算法和插值算法,采用二维维纳滤波器进行信道估计并进行仿真。     

一种新的基于导频簇的OFDM系统信道估计

本文对快速移动环境下的正交频分复用系统信道估计及导频设计进行了研究。基于时变信道的线性分段模型假设,通过研究分析得出,频域信道矩阵在大子载波数下可近似为带状矩阵,且对角线元素的左右两边可近似为相反数,基于此特点提出一种新的导频簇图案,以消除子载波间干扰。理论分析和仿真实验表明,本文提出的导频图案能够在大子载波数和高多普勒频移的环境下,获取比传统方案更好的性能。     

适应高速铁路场景的新型基扩展信道估计模型

时变信道估计是高速铁路无线通信系统的关键技术,通常利用基扩展模型来逼近时变信道并简化估计参数。经实践表明,现有基扩展模型并不能够满足高速铁路场景中信道估计精度的要求。因此,本文研究了高速铁路场景下快时变信道的信道估计方法,提出一种新型基扩展模型。与现有基扩展模型对比,新型基扩展模型通过挖掘历史测量数据,有效地利用了高速铁路在不同时刻经过同一地点的信道之间具有相关性的特点。基于Jakes模型和高架桥场景中的实测数据,对新型基扩展模型的信道估计性能进行仿真,验证了新型基扩展模型对时变信道的估计更为准确,能够较好应用到高速铁路场景中。     

多径信道下基于等增益合并的盲多用户检测

提出一种多径信道下基于等增益合并约束最优化的盲多用户检测算法，该算法在数学形式上可等效为等增益合并的形式，并可分别由于空间和最小最大滤波的方法来求解，此种算法的优点是不需要估计信道，其性能与信道信息在已知情况下的差别不大，与基于等增益合并的子空间算法相比，基于最小最大滤波的方法收敛速度快，性能更好。     

一种基于DCS-KF的高移动稀疏信道估计方法

<正>交频分复用技术已经被广泛用于现行无线通信系统,也是未来移动通信的关键技术。OFDM系统通常采用相干检测的方法,因而信道状态信息估计准确与否直接影响到整个系统通信质量。提出了一种针对高速铁路山区的快时变稀疏环境下OFDM系统信道状态信息估计的新方法。首先采用BEM模型对快时变信道建模,降低待估计参数数量,然后根据多个OFDM符号之间信道响应主径的位置关系,采用DCS理论对多个OFDM符号主径的位置进行联合估计,提高主径估计准确度,最后采用卡尔曼滤波技术估计BEM系数,降低系数估计误差,获得信道响应。理论分析和仿真结果均表明,基于DCS-KF的信道估计方法在主径位置估计准确度和信道估计均方差性能方面均优于传统方法。     

基于MCKF容错算法的列车多源信息融合定位技术研究

将多传感器组合导航系统应用于列车车载自主定位,利用有效的多源数据融合算法,能提高列车的定位精度和可靠性。为了提高车载自主定位系统的定位精度,提出利用Huber M估计重建观测信息,利用CKF观测更新算法来过滤非线性观测方程的MCKF数据融合算法。为抑制复杂的运行环境所造成的多源噪声对列车定位数据的影响,提出基于小波-奇异值分解的故障检测算法,用以提高定位系统的鲁棒性。仿真和实验结果表明,在复杂的情况下,列车定位系统可以达到较高的精度和可靠性。     

LTE-R应用于铁路通信多径衰落信道下的时频同步研究

LTE-R(Long Term Evolution-Railway,长期演进)作为下一代铁路无移动通信系统,采用OFDM(正交频分复用)的调制方式来提高频谱利用率。铁路无线通信系统易受到多径衰落和突发干扰的影响,严重影响铁路的行车安全和运输效率。因此研究符号定时同步和载波频率同步对铁路无线通信系统具有很重要的意义。采用重复共轭结构训练符号的自适应符号同步算法,首先确定训练符号的符号定时同步、载波频率同步以及信道参数,再经过迭代递推把符号定时同步起始位置调到FFT窗口的理想位置和对载波频偏进行补偿。仿真结果表明,该方法在多径衰落信道下有很好的符号定时同步估计和对载波频偏的补偿,信噪比越高符号定时同步估计精度也越高。     

OFDM符号定时同步算法的研究

由于OFDM本身对定时误差比较敏感,因此定时估计是准确实现整个系统同步的关键技术之一。Schemidl＆D.Cox提出的算法是利用前导训练序列做自相关来定时同步,虽然这种算法对符号同步估计很有效,但在多径衰落和信道噪声的影响下同步性能不高。对此提出新的改善算法,设计新的训练序列作为前导字及改进自相关序列,通过MatLab模拟仿真和分析可以看出,改善的算法使同步性能得到明显提高。     

OFDM技术应用于铁路频率选择性衰落信道下同步与信道联合估计的研究

正交频分复用(OFDM)作为未来移动通信的主导技术,研究将OFDM应用于铁路环境下的相关技术--在铁路无线衰落信道下的同步和信道联合估计具有重要意义.由于在OFDM系统中,定时同步、频率同步和信道估计之间存在着密切的联系,本文对此进行研究,建立了频率选择性衰落信道下的OFDM系统模型,设计估计帧结构和基于最大似然准则的定时同步、载波同步和信道参数联合估计的代价函数,进而提出联合估计算法.通过仿真验证所提算法,并得到如下结论:联合同步与信道估计,可以使系统整体性能得到优化;精确估计会改善系统性能,但多次迭代改善有限,特别是在低信噪比的情况下,所以建议采用粗估计和一次精确估计以达到较好的效果.     

基于小波阈值和ACMD的滚动轴承瞬时转频估计

针对变转速工况下滚动轴承瞬时转频估计精度受噪声影响大的问题,提出一种基于小波阈值和自适应chirp模式分解(ACMD)的转频估计方法.该方法首先利用小波阈值对原始信号做降噪处理,然后对降噪后的信号做ACMD,得到高时频分辨率时频谱,最后利用峰值搜索算法从时频图中估计瞬时转频.通过对轴承仿真信号和实测信号的分析,证明了该...     

方差分量估计方法对比分析

模拟一个边角网的观测数据,对比Helmert方差分量估计严密方法及其两种简化算法、最小范数二次无偏估计(MINQUE)、基于最小二乘残差方程的方差分量估计算法(LS-MINQUE)和L算法在计算效率及精度方面的差别。结果表明,方差分量的估计结果具有随机性,但是从统计结果来看,6种方法的统计结果与模拟精度一致,从计算效率来看,Hels2(Helmert第2种简化算法)相较于Helmert严密算法和MINQUE的计算时间提高率为55%~75%,表明在迭代阈值相同时,Helmert方差分量估计的第二种简化算法计算效率最优,计算精度与严密方法相当。     

一种基于块平均互信息率的物理层抽象算法

物理层抽象是评估即时无线信道质量的主要技术,其算法性能直接影响无线系统分析与仿真的结果。传统的物理层抽象以平均信噪比作为无线信道质量的表征,对无线信道质量进行评估。本文提出一种基于块平均互信息率的物理层抽象算法,利用平均互信息量作为无线信道质量的表征,提高物理层抽象算法的性能。在本文的算法中,首先计算无线资源块所有子载波的平均互信息量,然后得到即时的无线信道质量。仿真结果表明,在Wi MaxⅡDL环境下,对于40%ITUPedA3 km.h-1-40%ITUPedB3 km.h-1-20%ITU VA30 km.h-1混合信道模型、多种调制编码格式以及ML和MMSE检测,本文提出的算法能够更精确地预测无线信道质量。     

单频GPS进行高精度线路测量和有轨车辆定位的有效方法

轨道线路测量和有轨车辆的定位常采用GPS定位技术。利用GPS单频接收机实现高精度快速定位的关键是提高GPS单频相位模糊度解算的效率和成功率。基于轨道线路垂直方向变化不大和有轨车辆沿一定线路行驶的特点,提出一种有效的单频相位模糊度解算方法。对GPS单频接收机提供的定位观测值进行粗差探测、修正和剔除等数据预处理,用低噪声和低多路径效应的载波相位观测值对码伪距观测值进行平滑处理,再用附加约束的方法估计双差模糊度实数解,以此为基础进行模糊度搜索固定。算例显示,该方法可提高模糊度实数解估计的精度和可靠性,缩小模糊度的搜索空间,使模糊度解算效率和成功率得到提高,有利于单频GPS接收机在高精度的线路测量和有轨车辆的定位中得到更广泛的应用。     

一种快速高精度GPS组合定位方法研究

为解决高速铁路采用GPS实现列车定位时因卫星信号中断而造成的定位差错问题,提出一种快速高精度GPS组合定位方法。在原有GPS卫星接收机的基础上结合里程计与三轴加速度陀螺仪传感器,一方面将列车高速行驶时卫星信号所产生的多普勒频移引入GPS卫星接收机,建立高速列车卫星信号捕获的数学模型,以提高信号捕获搜索效率;另一方面针对卫星定位数据中断时如何与捷联惯导/航位推算系统(SINS/DR)的数据相衔接的问题,提出基于LSKF算法的GPS/SINS/DR列车定位方法。仿真结果表明,该方法可实现卫星信号的快速捕获及高精度定位,对于提高采用GPS实现高速列车定位的质量有一定参考价值。     

MC-CDMA系统的动态子载波和功率分配算法

针对MC-CDMA系统的反向链路提出了一种动态子载波和功率分配算法。与传统的多载波系统传输方案不同,信号不是通过所有的子载波进行传输的,而是动态的利用信道的频率选择特性来选择优质的传输子载波,同时采用了闭环功率控制算法。理论分析与仿真结果表明,采用动态子载波和功率分配算法后,传统的MC-CDMA系统的误码率性能得到较大程度的改善。