《多天線OFDM信道全信息壓縮估計理論與方法》是依託北京郵電大學，由彭岳星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多天線OFDM信道全信息壓縮估計理論與方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：彭岳星
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
智慧型天線(SA)與MIMO的有機結合是我國4G標準TD-LTE的核心，但目前SA/MIMO的功能在現有系統中並沒有充分發揮，尤其在高速移動的場景下，根本原因在於缺乏有效的方法來精確估計寬頻多天線信道在空時頻上的全信息。基於壓縮感知理論，本項目從多天線OFDM信道全信息壓縮估計的基本理論、信號處理方法、實驗驗證三個層面開展研究，為信道全信息的精確高效估計提供理論與方法。在寬頻多天線信道解析相關模型參數化與正確性實驗驗證的基礎上，研究多天線OFDM信道的稀疏性、稀疏基與測量矩陣構造，構建多天線OFDM信道稀疏表征模型，分析確定性感知矩陣的可驗證RIP條件，建立信道全信息壓縮估計誤差分析方法，基於信道特徵參數的機率分布邊信息及其多域聯合稀疏結構特徵，研究信道全信息壓縮估計信號處理方法與快速算法，研究信道全信息壓縮估計性能評估體系，在多天線實驗平台上驗證多天線OFDM信道全信息壓縮估計理論與方法
結題摘要
針對多天線通信系統由於信道估計精度不能滿足波束賦形、相干接收的需求以及導頻開銷過大等問題，研究了多天線信道在時延、頻移、角度三個域上高效而精確的特徵參數聯合估計，包括：（1）分析天線間的耦合效應，構建體現耦合效應的信道模型；（2）研究在時延-角度-都卜勒頻率三域上的多天線信道稀疏表征模型；（3）設計滿足可重構條件的導頻圖樣；（4）研究提高估計精度、降低導頻開銷及計算複雜度的信道估計算法；（5）研究信道特徵提取與加密相結合的物理層安全技術；（6）研究信道空時快速去相關特性與編碼協同相結合的分散式編碼技術。取得的成果包括：（1）基於矩方法定量分析天線間隔與天線互阻抗間的定量關係，通過矢量網路分析儀實測驗證了理論分析的正確性，由此構建體現天線互耦特性的信道模型。（2）針對MIMO系統，設計了一種特殊的導頻結構，採用修正OMP算法提高信道估計精度並大幅降低複雜度；針對高速移動環境下都卜勒效應引起功率泄漏從而信道估計性能顯著下降的問題，提出了DPSS稀疏基形式下的最佳門限算法，實現信道的可靠估計。（3）針對智慧型天線系統，提出四種提高估計精度的信道估計算法：（a）基於信道在時延-角度域上的聯合稀疏結構特性，設計聯合估計信道時延與角度的壓縮算法，不僅提高估計精度，且突破了傳統方法要求天線數大於信道數的約束；（b）設計一種虛擬天線陣列，無需改變天線陣的物理結構就可擴大天線口徑從而提高角度估計精度的壓縮角度估計算法；（c）基於turbo準則的軟信息疊代更新與傳遞的思想，設計LMMSE與稀疏重構相結合的疊代角度估計算法；（d）針對角度連續分布而在離散化時角度大機率不在採樣點上從而導致功率泄漏的問題，提出新的信道誤差模型及相應的疊代估計算法，大幅提高信道估計精度。（3）基於無線特徵，設計了三類聯合信道估計與密鑰提取的物理層安全算法：（a）針對TDD-OFDM系統，設計了雙向實時的身份驗證算法、基於信道幅度/相位估計的密鑰產生算法；（b）針對FDD-OFDM系統，設計了基於信道相位估計的密鑰產生算法；（c）設計了結合信道估計、密鑰提取與隨機星座旋轉的物理層自安全算法。（4）利用信道的空時快速去相關特性，設計了結合信道估計與編碼中繼的多用戶分散式編碼算法。本項目成果包括發表SCI/EI論文17篇，中國/美國發明專利11項，英文專著章節1章，培養碩士6名。
