MIMO-OQAM / FBMC系统中用于信道估计的FDM结构化前导码优化

在无线通信领域中，多载波调制（MCM）技术因其高效处理频率选择性衰落信道的能力而受到广泛关注。当前文献中主要关注的是使用传统正交频分复用（OFDM）系统，但OFDM系统在每个子信道上使用矩形窗导致了较高的带外辐射。此外，OFDM系统在插入循环前缀（CP）后牺牲了数据传输速率。为了解决OFDM系统存在的问题，本文提出了基于偏移正交幅度调制（OQAM）的滤波器组多载波（FBMC）系统的MIMO通信系统中频率分割复用（FDM）结构化导频的优化方法。 本文首先对OFDM系统存在的问题进行了分析。由于OFDM系统中的每个子信道使用矩形窗，导致系统有很高的带外辐射。同时，为了防止OFDM系统中子载波之间的干扰，需要插入循环前缀（CP），这降低了数据传输速率。为了解决这些问题，基于偏移正交幅度调制（Offset Quadrature Amplitude Modulation，OQAM）技术的滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier，FBMC）系统受到了重视。OQAM/FBMC系统相比OFDM系统有着更低的带外辐射，且不必插入循环前缀，因此在不影响数据传输速率的情况下，提高了频谱效率。 接下来，文章提出了针对MIMO-OQAM/FBMC系统中FDM结构化导频的优化方法。作者们通过建立一个基于周期导频结构的优化问题来最小化信道估计的均方误差（Mean Square Error，MSE）。针对两个发射天线的情况，他们找出了导频与相邻符号的内在干扰之间的关系，以实现最小的MSE，并推导出最优的闭式解。对于超过两个发射天线的情况，作者将原始优化问题转化为一个二次约束二次规划问题，并通过松弛非凸约束来获得次优解。 文章的主要创新点在于提出了信道估计的导频优化算法。通过这一优化算法，能够有效地提升信道估计的准确度，降低信道估计的均方误差。这对于提高系统的整体性能有非常重要的意义，特别是在提高信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）低至中等的条件下，可以明显地改善系统性能。 模拟结果显示，在不同信噪比（SNR）的条件下，提出的方法在MSE和误码率（Bit Error Rate，BER）性能方面都优于传统的FDM方法，以及在低至中等SNR条件下，相比于干扰近似方法——复用方法有更低的导频开销。 文章还提出了一些指标术语，包括OQAM/FBMC、MIMO、信道估计、FDM、导频优化等。这些术语在文章中频繁出现，涉及到了通信系统设计的多个方面。 文章还提到了其他研究者对类似问题的研究工作。这些相关研究为本篇论文的研究提供了理论基础和研究思路，同时也指出了未来研究的方向。 总体而言，本文在MIMO-OQAM/FBMC系统中针对信道估计的FDM结构化前导码优化方法进行了深入研究，并通过理论分析和仿真验证了所提方法的有效性。这种优化方法在多天线和低至中等信噪比条件下具有显著的性能优势，可以有效地降低前导码开销，提高通信系统的性能。