高速移动环境下多载波系统非理想信道估计预测及自适应资源分配研究

现有自适应无线传输方案可以有效的提高系统的传输效率及整体容量，但仅适用于发射端理想信道状态信息(CSI)已知的甚慢变信道情况，无法适用于快时变非理想信道环境。本项目研究用户高速移动环境下的联合时频非同步信道估计、预测及自适应传输技术,建立快变信道环境下包含多个OFDM符号时间框架上的新的时变信道模型，提出对分散控制、时频非同步等快时变无线环境下具有强鲁棒性的基于隐含导频信道估计与长超前预测新方法；研究最优导频功率分配及导频信号设计等关键问题。新的信道估计方法预计能够解决现有隐含导频无法估计时频异步环境下的超快时变信道的问题，且不需额外频谱资源。采用混合时间分辨率的时变AR预测模型，有效实现非平稳信道的多步长超前预测。研究同时存在CSI反馈时延及反馈误差的自适应动态资源分配调度技术；理论与实验研究结果将为用户高速移动情况下非理想信道环境自适应资源分配等提高无线通信效率及性能提供理论技术支持。

本项目研究用户处于高速移动环境下的多载波系统时变信道估计、预测及自适应传输技术。以非同步环境下多载波MIMO系统(MIMO/OFDM)、多载波码分多址(MC-CDMA)等系统上行链路传输的时变多径信道为研究对象，重点研究了时频非同步环境下的时变线性信道模型建模及估计方法，解决现有模型及算法中存在问题；提出了新的基于隐含导频序列的低复杂度信道估计算法，解决了现有隐含导频无法处理时变信道估计的问题，且不需要浪费额外的频带资源。在获得时变信道估计的基础上，研究了存在信道误差反馈的无线自适应传输，解决了系统能量及频谱效率的平衡博弈。其中，主要研究成果总结如下：.1. 针对时变信道建模，提出了包含多个OFDM符号时间框架上的新的时变信道模型，新的信道模型不仅可以描述当前符号内信道时变特性，且描述了相邻多个符号内信道的变化趋势；新的模型相较现有正交基扩展模型，具有更低的待估计模型参数，并为多符号速率上的联合信道估计提供了先验条件。.2. 针对时变信道估计，提出基于隐含导频序列的时频非同步时变无线环境下的强鲁棒性信道估计新方法；新的估计器通过多个符号的联合估计，不仅解决了现有隐含导频无法估计时频异步环境下的时变信道的问题，同时消除了导频与数据之间的互扰问题，且不需额外频谱资源。通过设置合理的目标函数，获得了最优导频序列设计方案，包括导频的功率分配及导频信号设计等关键问题。.3. 新的估计方案与混合时间分辨率的时变AR预测模型结合，通过估计-预测-决策反馈迭代估计的方案，处理不同时变环境下的信道估计及跟踪问题。针对时变信道环境下的接收端解调技术开展研究，提出了一系列低复杂度的数据解调方案，通过理论分析，所提方案的复杂度与载波数为线性比例关系。.4. 研究了存在信道估计误差反馈的分布式协作通信网络自适应动态资源分配调度技术，通过对接收端误码率的推导，建立频谱-能量公平为效能函数，优化自适应传输方案。.本项目所提方案及成果以学术论文的形式公开发表在国内外重要学术期刊及会议上，共发表学术论文16篇，其中SCI收录的期刊论文9篇，EI收录的期刊论文2篇，EI收录学术会议4篇，书籍章节1章；共培养了4名研究生（其中已毕业1名，另外3名将于2014年7月毕业）。项目所研究的理论与实验研究结果将为用户高速移动情况下非理想信道环境自适应资源分配等提高无线通信效率及性能提供理论技术支持。