《OFDM系統非平穩相關散射突變信道的表示與估計》是依託上海大學，由方勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：OFDM系統非平穩相關散射突變信道的表示與估計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方勇
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高鐵環境下的無線信道具有非廣義平穩相關散射突變特性，目前廣泛研究的廣義平穩非相關散射快衰落信道估計技術不可能實現對此類突變信道的表示與估計，嚴重製約了下一代移動通信系統對高速移動環境的全覆蓋。本項目對OFDM系統非廣義平穩相關散射突變信道進行研究，分析其時變統計特性及非平穩衰落過程引起ICI的機理，探索其可壓縮稀疏表示方法，建立信道估計理論。利用多場景馬爾科夫鏈生滅過程進行突變信道統計描述和時變分析，構造局部散射和信道相關函式刻畫時頻獨立的平均散射功率，使突變信道退化為局部低度雙擴展信道，通過時頻隨機信道核建立突變信道的可壓縮時頻空稀疏模型，結合天線數估計與時延檢測對等效模型進行補償，利用群正交匹配實時追蹤和估計信道核，以能量有限原則對CIR進行聯合重構，實現突變信道的準確估計，並設計相應的快速算法。本項目研究可獲得OFDM系統突變信道估計理論與方法，為高鐵寬頻接入提供理論基礎和方法支撐。
結題摘要
作為下一代5G移動通信系統的核心技術之一的OFDM技術在具有優勢的同時，需要對無線信道進行信道估計來保障其性能。不同於目前廣泛研究的廣義平穩非相關散射（WSSUS）快衰落信道具有單一的統計特性，高鐵的無線信道呈現出非廣義平穩相關散射（Non-WSSUS）的突變特性，這導致以WSSUS為前提的快衰落信道的估計方法不能套用於高鐵環境下的無線通信中。針對這一問題，本項目首先研究了高鐵場景下Non-WSSUS無線信道的統計特性，提出了基於散射特徵的高鐵無線信道統計模型，推導了移動端的都卜勒功率譜表示式，分析了OFDM系統下Non-WSSUS信道中引起載波間干擾（ICI）的機理和影響ICI的因素。接著，在分析Non-WSSUS信道統計特性的基礎上，研究了突變Non-WSSUS信道的可壓縮稀疏表達方法，利用信道自相關矩陣的奇異值分解，推導了基於信道核向量的緊湊型Non-WSSUS信道衝激回響（CIR）矩陣壓縮表示，緊湊型廣義Non-WSSUS信道衝激回響矩陣（G-CIR）的壓縮表示，利用稀疏的時延-都卜勒函式，得到了OFDM系統中Non-WSSUS信道、突變Non-WSSUS信道、多徑馬爾科夫（Markov）生滅過程Non-WSSUS信道CIR的稀疏表達。最後，針對上述高鐵場景下的突變Non-WSSUS信道，建立了信道估計、ICI消除及功率分配理論，基於信道核向量的緊湊型CIR矩陣壓縮表示，提出了等效信道模型中信道核向量估計算法，稀疏化信道核向量的重構算法，非理想載波同步下快衰落信道核向量估計算法。基於Non-WSSUS信道的稀疏時延-都卜勒函式，提出了預測-再估計的權重L1最小化Non-WSSUS信道CIR估計算法，粒子濾波輔助非凸稀疏信號恢復算法，並將其套用於突變Non-WSSUS信道的CIR估計中，推導了稀疏重構的誤差界和精確恢復條件。基於對Non-WSSUS信道ICI機理的分析，提出了基於循環前綴和迫零均衡技術的聯合消除算法，適於高鐵信道載波間干擾的自適應相位旋轉共軛消除算法，高速環境下信道估計和符號檢測聯合最最佳化策略，高速移動環境下OFDM系統的導頻序列設計的路徑跟蹤最佳化算法，總功率最小的資源分配算法，子載波配對正交頻分復用中基於機會解碼轉發中繼的功率最小化算法，並對5G技術進行了研究。本項目的研究成果為高鐵寬頻無線接入提供參考。
