基于改進(jìn)LMMSE的UFMC信道估計(jì)算法

劉子昌郝玉蓮張鎖良

(河北大學(xué) 電子信息工程學(xué)院,河北省機(jī)器視覺技術(shù)創(chuàng)新中心,河北 保定 071002)

1 UFMC系統(tǒng)

2 UFMC系統(tǒng)信道估計(jì)

2.1 LMMSE算法

2.2 基于LMMSE的改進(jìn)信道估計(jì)算法

針對(duì)UFMC系統(tǒng)中現(xiàn)有LMMSE算法需要先驗(yàn)信道相關(guān)矩陣信息的問(wèn)題,提出基于LMMSE 的改進(jìn)信道估計(jì)算法.改進(jìn)后的算法在頻域內(nèi)對(duì)LS算法獲得的信道頻率響應(yīng)估計(jì)值完成平滑處理,在時(shí)域內(nèi)通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)的截取優(yōu)化來(lái)獲得最理想的信道采樣長(zhǎng)度,其中最優(yōu)信道相關(guān)矩陣通過(guò)迭代估計(jì)得到.改進(jìn)后算法的流程如圖1所示.

圖1 算法改進(jìn)后的流程Fig.1 Flowchart of the improved algorithm

3 仿真結(jié)果

本節(jié)使用MATLAB仿真軟件對(duì)UFMC系統(tǒng)中本文所提算法與LS算法、LMMSE算法、文獻(xiàn)[11]所提算法進(jìn)行對(duì)比仿真,各算法的性能通過(guò)誤碼率(bit error rate,BER)來(lái)評(píng)價(jià).仿真參數(shù)設(shè)置如表1所示,信道功率時(shí)延分布服從負(fù)指數(shù)分布,且各路徑的幅度相互獨(dú)立.仿真結(jié)果如圖2和圖3所示.

表1 參數(shù)設(shè)置Tab.1 Parameter settings

UFMC系統(tǒng)中LS和LMMSE信道估計(jì)算法的性能如圖2所示,2條曲線分別表示LS和LMMSE 信道估計(jì)算法在不同信噪比下的誤碼率性能.從圖2可以看出,UFMC 系統(tǒng)中LMMSE 信道估計(jì)算法利用了信道信息,并考慮了噪聲干擾的影響,進(jìn)一步提升了估計(jì)性能,與LS信道估計(jì)算法相比誤碼性能可提升約4 dB,這是因?yàn)長(zhǎng)S信道估計(jì)算法沒有對(duì)噪聲的干擾進(jìn)行抑制處理,因此,該算法受噪聲干擾較大,與其他算法相比估計(jì)精度最低.但是在仿真過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn),LMMSE 算法的仿真時(shí)間明顯長(zhǎng)于LS算法,這是因?yàn)長(zhǎng)MMSE算法需要計(jì)算矩陣的逆.

圖2 UFMC中LS和LMMSE算法的誤碼率對(duì)比Fig.2 Comparison of BER of LS and LMMSE algorithms in UFMC

UFMC系統(tǒng)中不同信道估計(jì)算法的誤碼性能對(duì)比如圖3所示,分別是LS算法、LMMSE 算法、文獻(xiàn)[11]所提算法和本文所提基于LMMSE的改進(jìn)算法在不同信噪比下的誤碼性能對(duì)比.由于本文改進(jìn)后的算法可以減弱濾波器和噪聲的影響,誤碼性能與圖中2種傳統(tǒng)的信道估計(jì)算法相比具有明顯的提升,對(duì)比改進(jìn)前的算法,誤碼性能可提升約2 d B,并且與文獻(xiàn)[11]中的算法相比誤碼性能可提升約1 d B,有效改善了信道估計(jì)的準(zhǔn)確度.同時(shí),改進(jìn)后的算法由于避免預(yù)先了解信道相關(guān)矩陣信息,具有更容易應(yīng)用于工程中的優(yōu)勢(shì).

圖3 UFMC中不同信道估計(jì)算法的誤碼率對(duì)比Fig.3 Comparison of BER of different channel estimation algorithms in UFMC

4 結(jié)束語(yǔ)

主要研究了UFMC系統(tǒng)的信道估計(jì)算法,為解決LMMSE算法直接復(fù)用于UFMC 系統(tǒng)中存在需要先驗(yàn)信道相關(guān)矩陣信息的不足,提出了UFMC系統(tǒng)中基于LMMSE的改進(jìn)信道估計(jì)算法.該算法避免預(yù)先了解信道相關(guān)矩陣信息,提升了信道估計(jì)的準(zhǔn)確性.