《寬頻M2M通信系統的信道認知與估計技術》是依託西安電子科技大學，由宮豐奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：寬頻M2M通信系統的信道認知與估計技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宮豐奎
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
圍繞寬頻移動終端對移動終端（M2M）通信鏈路的魯棒性和高效性需求問題，充分利用信道統計特性、多維稀疏性，研究適合M2M通信系統的信道認知與估計理論。課題重點針對符合實際場景的寬頻M2M信道模型，解決兩個相關問題：一是如何利用新的M2M信道特性，提高通信鏈路的可靠性和傳輸效率？二是如何評價一種非理想信道估計是否滿足設計需求？即基於規則幾何隨機信道模型，研究相關的定量誤差性能分析方法、M2M信道認知與估計方法、最優訓練設計理論三方面主要內容。課題的創新點在於套用等效處理手段，將M2M信道特性和信道認知技術結合，以提升M2M通信系統性能；課題的創新點還在於將M2M信道特性和新穎的壓縮感知理論相互融合，探索可突破通常M2M通信系統性能限的壓縮信道估計理論。課題完成可促進寬頻無線通信、移動自組織網、機車間通信等領域的技術發展，並有助於在相關標準化進程中提出具備自主智慧財產權的關鍵技術提案。
結題摘要
本項目圍繞如何增強寬頻移動終端對移動終端（M2M）通信鏈路的魯棒性和高效性的問題，從信道建模與特性分析、信道認知估計算法與估計誤差影響分析、基於移動中繼的協作M2M系統設計與性能分析等方面展開系統的研究。一方面，針對如何利用新的信道特性提高通信鏈路的可靠性和傳輸效率問題，課題：（1）在雙環橢圓M2M信道模型的基礎上，利用其稀疏特性和壓縮感知理論提出了新的壓縮信道估計算法和訓練信號圖樣，較傳統信道估計方法，需要更少的插入導頻且具有更高的估計精度，從而提高了利用率和鏈路可靠性；（2）結合分散式技術的發展，課題基於衰落信道假設，首次分析推導了基於移動中繼的協作M2M通信系統的理論分集性能，為進一步具體設計提供了可靠的理論參考，包括放大轉發、解碼轉發以及選擇轉發等不同中繼轉發協定、等增益合併和最大比合併等不同合併方式、以及單中繼或多中繼等不同場景；研究中提出了一些適用的理論分析方法，包括一種機率密度函式近似的放大轉發M2M理論分析方法、基於矩母函式分解的誤符號率分析方法、最優功率分配方法等。理論分析結果表明：協作M2M系統在重疊衰落信道假設下，會造成一定的性能損失，但仍然可以獲得類似常規衰落信道的分集增益；（3）研究基於分散式空時碼提高系統分集增益，並考慮雙向通信進一步提高鏈路效率，首次提出了基於雙天線中繼的最優重疊分散式空時碼設計，較傳統的分散式空時碼，仍然具有全分集特性，並可獲得更高的編碼增益，理論和仿真結果證明了設計的有效性；課題同時提出了一種基於“唯一分解對”的協作調製方式，用於兩發一收系統，較經典的Alamouti空時塊碼，在高階調製方式下，具有更高的編碼增益性能。另一方面，針對如何評價一種非理想信道估計是否滿足設計需求問題，課題基於高斯信道估計誤差假設，推導了信道估計誤差對協作系統的性能影響，理論及仿真結果表明：信道估計誤差會造成錯誤平層，可以通過多中繼輔助有效降低估計誤差影響。 課題完成了兩個相關軟體平台：一是基於MATLAB的M2M關鍵算法仿真平台，用以評估理論分析結果；二是基於VC的LTE鏈路仿真平台，用於驗證提出算法對系統性能的影響。課題組發表了多篇高質量論文，並對相關成果申請了軟體著作權和技術專利。課題研究成果對下一代無線通信網、機車間通信、無線自組織網路等領域的發展具有促進作用，有助於在下一代相關標準化制定進程中提出具備自主智慧財產權的關鍵技術提案。
