联合完全互补序列和压缩感知理论的MIMO信道估计技术研究

With the advent of 4G communications, Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) wireless communication system demonstrates the huge development in information transmission quality and transmission efficiency. In order to meet the current requirements of high-speed transmission of information, accurate channel state estimation is an important way to improve the performance of MIMO communication system..Based on the theoretical basis of complete complementary sequence (CC-S) and compressive sensing technology, we will carry out the following studies to improve the MIMO communication system channel capacity and spectral efficiency: First, design appropriate channel coding to structure excellent CC-S set taking advantage of the characteristic of space-time coding. Secondly, establish the CC-S communication channel model and analyze the system characteristics under both the multiple sets and orthogonality of CC-S. Thirdly, explore the transmitting signal sparsity description method and construct the observed matrix matched to CC-S according to the sparse features of MIMO wireless transmission. Finally, devise the MIMO communication channel estimation algorithm on the basis of compressive sensing theory under the condition of using CC-S as the training sequence..Through these technical means, the accurate estimations of the channel state information are obtained..

随着4G通信的到来，多输入多输出（MIMO）无线通信系统在信息传输质量和传输效率方面展现了巨大的发展空间，为了满足目前信息高速率传输的要求，准确的信道状态估计是提高MIMO通信系统性能的重要途径。.本项目以完全互补序列和压缩感知技术为理论基础，以提高MIMO通信系统的信道容量和频谱利用率为核心目标开展以下研究：一，利用空时编码特性，设计性能良好的信道编码方式，构造性能优异的完全互补序列集；二，根据完全互补序列的多组性以及正交性，建立基于完全互补序列的通信信道模型并对系统特性进行分析；三，基于MIMO无线传输信道的稀疏特性，对传输信号的稀疏性描述方法进行探索和研究，并构造与完全互补序列编码特性相匹配的观测矩阵；四，将完全互补序列作为训练序列，利用压缩感知理论，对MIMO通信系统的信道估计方法进行详细研究，最终实现MIMO系统信道状态信息的准确估计。

MIMO作为4G通信的关键技术，在提高信息传输质量以及传输效率方面有巨大的发展空间。本项目以MIMO理论研究为基础，结合完全互补序列以及压缩感知理论，对MIMO系统信道估计技术进行研究。主要研究内容如下：1) MIMO通信系统中完全互补序列集的构造方法研究；2) 完全互补序列在MIMO通信系统中的应用研究；3) 压缩感知理论下的MIMO通信信道信号的稀疏性研究；4) 基于完全互补序列的观测矩阵的设计；5) 基于完全互补序列和压缩感知理论的MIMO信道估计方法；6）MIMO通信系统的扩展研究。在研究过程中，提出了一种基于迭代方式的完全互补序列构造方法，利用该方法产生的序列，将其应用在MIMO通信系统中，通过对MIMO通信系统信道估计以及误码率指标分析，基于完全互补序列的MIMO系统信道估计方案，相比于其他扩频序列的结果有较大提高；同时将完全互补序列应用到压缩感知理论中，提出了基于完全互补序列的测量矩阵设计算法，利用信号重构算法，对原始信息进行精确恢复。最后，通过对基于完全互补序列在MIMO通信系统的应用，将其扩展到MIMO成像领域，利用完全互补序列良好的自相关和互相关函数，仿真了利用完全互补序列进行DOA估计以及成像。通过本项目的研究，利用完全互补序列这种编码方式，并结合MIMO通信系统信道稀疏特性，为MIMO通信系统信道估计技术的研究提供一定的理论支撑。