Maximum Likelihood Algorithms for Joint Estimation of Synchronization Impairments and Channel in MIMO-OFDM System
研究了多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统中同步损伤和信道联合估计的最大似然（ML）算法。系统模型，考虑到载波频率偏移，采样频率偏移，符号定时误差和信道脉冲响应的影响制定。给出了连续参数估计的Cramér-Rao下界，该下界反映了不同损伤之间的耦合效应和联合估计的重要性.我们提出了一种最大似然估计算法，同步损伤和信道一起，使用网格搜索方法。为了降低ML算法中联合网格搜索的复杂度，本文还提出了一种具有多个一维搜索的改进ML（MML）算法。此外，一个阶段明智的ML（SML）算法使用现有的算法，估计较少的参数，也提出了。通过数值仿真研究了估计算法的性能，发现提出的ML和MML算法具有比SML算法更好的性能。
2012-10-27 cs.IT math.IT
Timing and Frequency Synchronization for 1-bit Massive MU-MIMO-OFDM Downlink
我们考虑大规模多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行链路的定时和频率同步，其中1位数模转换器（DAC）在基站（BS）。我们专注于实际相关的情况下，正交频分复用（OFDM）是用来在频率选择性信道进行通信。我们的贡献是双重的。首先，我们使用Bussgang定理来分析BS中存在1位DAC时定时和频率偏移对性能的影响。其次，我们证明了广泛使用的Schmidl-Cox同步算法的有效性。我们的研究结果表明，1比特的大规模MU-MIMO-OFDM下行链路是弹性的定时和频率偏移。
2019-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Timing Synchronization for AC-OFDM Based Optical Wireless Communications
可见光通信（VLC）最近吸引了越来越多的兴趣，并且可以是用于在RF受限的环境（诸如飞机和医院）中实现具有高带宽容量的室内无线通信的潜在解决方案。基于光的正交频分复用（OFDM）系统已经在文献中被提出以对抗由多径信号传播引起的多径失真和符号间干扰（ISI）。在本文中，我们提出了一个强大的定时同步方案，适用于非对称限幅（AC）OFDM基于光强度调制直接检测（IM/DD）无线系统。我们提出的方法适用于基于ACO-OFDM、脉冲幅度调制离散多音（PAM-DMT）和离散哈特莱变换（DHT）的光OFDM系统。与现有的OFDM定时同步方法相比，我们提出的方法适合于AC OFDM方案，并且优于所有其他可用的技术，这些方法要么不适合于AC OFDM技术，因为输出信号的单极性质，要么表现不佳。数值和实验结果都证实了所提出的方法的准确性。我们的技术也是计算效率高，因为它需要很少的计算相比，传统的方法，以达到良好的精度。
2015-04-06 cs.IT math.IT physics.optics
Low Complexity Joint Estimation of Synchronization Impairments in Sparse Channel for MIMO-OFDM System
该文提出了一种低复杂度的单用户MIMO-OFDM系统同步损伤和信道联合估计方法。基于考虑载波频率偏移、采样频率偏移、符号定时误差等同步损伤和信道影响的系统模型，提出了一种联合估计的最大似然（ML）算法。为了降低ML网格搜索的复杂度，需要减少用于估计的接收信号样本的数量。传统的基于最小二乘（LS）的信道估计方法在小样本欠定系统中无法实现，导致联合估计器性能不佳。所提出的ML算法在稀疏衰落场景中使用基于压缩感知（CS）的信道估计方法，其中用于估计的接收样本小于基于LS的估计所需的样本。通过数值仿真研究了该估计方法的性能，发现基于CS的联合估计器性能优于基于LS的联合估计器
2013-04-28 cs.IT math.IT
Low Complexity Time Synchronization for Zero-padding based Waveforms
关于使用零填充（ZP）代替循环前缀（CP）来增强信道估计和均衡性能的讨论是未来无线系统的波形设计中反复出现的主题，高频谱效率和位置感知是关键因素。对于正交信号，例如正交频分复用（OFDM），尤其如此。由于ZP-OFDM技术结合了OFDM和脉冲雷达的优点，因此在6 G网络中的联合通信和感知（JCS）中具有很大的吸引力。在通信方面，ZP-OFDM与CP-OFDM相比，具有更高的功率效率和更低的出错率。然而，在ZP-OFDM系统中，由于缺乏CP，时间同步是具有挑战性的。在感测方面，ZP促进测距方法，例如到达时间和（TSOA）。针对多输入多输出（MIMO）ZP-OFDM系统，提出了一种无需导频的基于矩的定时偏移（TO）估计方法。然后，我们介绍了显着提高了以前的估计精度的估计。我们表明，所提出的方法渐近达到最大似然（ML）估计。仿真结果表明，在各种实际情况下，所提出的估计非常高的概率锁定。
2023-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Robust Ranging Scheme for OFDMA-Based Networks
正交频分多址（OFDMA）系统中的上行链路同步是一项具有挑战性的任务。在基于IEEE 802.16的网络中，想要与基站建立通信链路的用户必须经历称为初始测距（IR）的同步过程。现有的IR方案旨在估计测距用户站（RSS）的定时偏移和功率电平，而不考虑所接收的上行链路信号与基站本地参考之间可能的频率失准。在这项工作中，我们提出了一种新的IR OFDMA系统的载波频率偏移，定时误差和功率电平估计所有的RSS在一个解耦的方式。所提出的频率估计器是基于子空间分解的方法，而定时恢复是通过测量相邻子载波上的用户的信道响应之间的相移来完成的。采用计算机模拟来评估所提出的解决方案的有效性，并与现有的替代方案进行比较。
2009-03-17 cs.IT math.IT
High-Performance Low-Complexity Hierarchical Frequency Synchronization for Distributed Massive MIMO-OFDMA Systems
针对分布式大规模MIMO-OFDMA系统中上行链路多载波频率偏移估计问题，提出一种主从分级的两阶段低复杂度分层频率同步方案，其均方误差性能优于基线方案且计算复杂度大幅降低。
2023-03-30 cs.IT eess.SP math.IT
Blind Identification of SM and Alamouti STBC-OFDM Signals
提出了一种有效的空间复用（SM）和阿拉姆（AL）编码正交频分复用（OFDM）信号识别算法。利用来自不同天线的接收信号之间的互相关来提供区分特征以识别SM-OFDM和AL-OFDM信号。该算法既不需要估计信道系数和噪声功率，也不需要对发射信号进行调制。此外，它不需要空时分组码（STBC）或OFDM块同步。通过大量的仿真实验证明了该算法的有效性，在存在不同的传输损伤，如时间和频率偏移，多普勒频率，空间相关衰落。
2016-12-09 cs.IT math.IT
Coded OFDM by Unique Word Prefix
本文提出了一种新的正交频分复用（OFDM）发射信号结构和调整优化接收机。代替传统的循环前缀，我们使用一个确定性的序列，我们称之为唯一字（UW），作为保护间隔。我们展示了如何独特的话，这已经很好地研究了单载波系统的频域均衡（SC/FDE），也可以在OFDM符号。由于唯一字表示已知序列，所以它们可以有利地用于同步和信道估计目的。此外，所提出的方法在子载波序列内引入了复数Reed-Solomon（RS-）码结构。这允许RS解码或在接收器处的迫零级之后应用高效维纳平滑器。我们提出了在室内多径环境中的仿真结果，以突出所提出的方案的优点。
2010-01-08 cs.IT math.IT
Discrete-Time Ping-pong Optimized Pulse Shaping-OFDM (POPS-OFDM) Operating on Time and Frequency Dispersive Channels for 5G Systems
第四代（4G）移动通信系统被优化以通过确保严格的同步和完美的正交性来提供具有高终端移动性的高数据率。然而，几年前还不可行的新应用的趋势揭示了这种严格同步的主要限制，并提出了新的挑战和严格的要求。但是，粗同步会严重破坏正交频分复用（OFDM）信号波形的正交性，导致载波间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI）。因此，为了满足即将到来的要求，非正交波形的使用变得更加重要。在这种情况下，我们在这里提出了一种新的波形结构，称为乒乓优化脉冲整形OFDM（POPS-OFDM），它被认为是下一代5G移动通信系统无线电接口优化的有吸引力的候选者。通过最大化信号与干扰加噪声比（SINR），该方法允许在发射器（Tx）和接收器（Rx）侧的多载波系统的最佳和直接的波形设计。在本文中，我们分析了所提出的波形的几个特点，并阐明了相关的功能，这使得它成为5G系统无线电接口波形设计的有力候选者。
2015-12-13 cs.IT math.IT
A Comparison among Single Carrier, OFDM, and OTFS in mmWave Multi-Connectivity Downlink Transmissions
本文比较了毫米波多连接下行中SC、OFDM和OTFS三种波形，提出OTFS跨域迭代检测，以实际容量评估，显示OTFS以合理复杂度代价显著优于其他两者。
2025-03-31 cs.IT math.IT
Joint Phase Tracking and Channel Decoding for OFDM Physical-Layer Network Coding
研究了基于OFDM的物理层网络编码（PNC）系统中的联合相位跟踪和信道解码问题。OFDM信令可以满足PNC系统上行链路中多个同时传输之间严格时间同步的需要。然而，OFDM PNC系统容易受到由残余载波频率偏移（CFO）引起的相位漂移的影响。在传统的OFDM系统中，接收机仅从一个发射机接收信号，采用导频音来辅助相位跟踪。在OFDM PNC系统中，多个发射机向一个接收机发送信号，并且这些导频音必须在多个发射机之间共享。这减少了每个发送节点可以使用的导频的数量。因此，OFDM PNC中的相位跟踪更具挑战性。为了克服由于每节点导频的数量减少而导致的降级，这项工作利用数据中包含的信道信息来补充导频。特别是，我们提出了解决问题的相位跟踪和信道解码联合。我们的解决方案包括使用的期望最大化（EM）算法的相位跟踪和使用的置信传播（BP）算法的信道解码。这两个问题通过EM和BP算法之间的迭代处理来共同解决。基于软件无线电的仿真和实际实验表明，该方法可以提高相位跟踪和信道解码性能。
2013-12-25 cs.IT math.IT
OFDM-Based Optical Spatial Modulation
空间调制（SM）技术是一种很有前途的多输入多输出（MIMO）技术，具有能量利用率高、系统复杂度低等优点。在SM中，在任何给定时间只有一个发射机是活动的，而其余的发射机保持沉默。活动发射机的索引携带信息。该空间信息是对信号域中的星座符号所携带的数据的补充。因此，与单输入单输出和空时分组编码（STBC）-MIMO相比，SM增加了通信系统的传输速率。对于信号域数据编码，已广泛采用正交频分复用（OFDM）。多载波强度调制和直接检测（IM/DD）系统的主要优点是：i）实现高光谱效率的能力，以及ii）有效减轻直流（DC）漂移效应和环境光影响的能力。然而，当前用作发射实体的现成发光二极管（LED）主要是带宽受限的。因此，存在组合SM和OFDM以增强传输速度同时保持低复杂度的益处。在本文中，两种最常见的基于OFDM的SM类型，即频域SM（FD-SM）和时域SM（TD-SM），光无线通信（OWC）进行了研究。此外，概念验证实验结果展示了这两种技术的实际可行性。所得到的结果也与Monte Carlo模拟进行了比较。结果表明，TDSM与最佳的最大后验概率（MAP）检测器显着优于FD-SM。从结果可以推断，TD SM是未来光IM/DD无线通信系统中基于OFDM的光SM系统的强有力的候选者。
2019-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Low-Interference N-Continuous OFDM
低干扰N连续正交频分复用（NC-OFDM）系统[25]、[26]在功率谱密度（PSD）和比特出错率（BER）方面进行了研究，以证明和量化其相对于传统NC-OFDM的优势。在最高导数阶数（HDO）和平滑信号长度等参数下，分析和比较了低干扰方案的PSD和BER性能。在PSD的上下文中，与[25]中的每个NC-OFDM符号一个不连续点不同，由于平滑信号及其高阶导数的有限连续性，在考虑两个不连续点时评估旁瓣抑制性能。结果表明，随着HDO的增加和平滑信号的长度的增加，实现了更快的旁瓣衰减，OFDM信号及其高阶导数的连续性的显着改善。然而，我们的PSD分析也表明，如果平滑信号的长度设置不当，性能可能会下降，即使HDO很大。此外，在错误性能分析中示出，在完美和不完美同步的假设下，与传统的NC-OFDM相反，对于短长度的平滑信号或小HDO，低干扰方案引起小的BER性能劣化。在理论分析和仿真结果的基础上，研究了这两个参数对旁瓣抑制和误码率的影响。
2020-11-03 cs.IT math.IT
Efficient Offline Waveform Design Using Quincunx/Hexagonal Time-Frequency Lattices For 5G Systems
LTE-A系统中采用的传统OFDM不能提供5G系统中寻求的服务质量要求，这是因为由5G带来的由更高的多普勒扩展引起的极端自然信道损伤和由多源传输引起的意外人工损伤，以及在一些5G应用中用于闭环信令开销减少的同步松弛。这些严重的损伤引起子载波和OFDM符号之间的正交性的强烈损失，并且因此导致ICI和ISI的急剧增加。为了很好地武装对这些戏剧性的损害，我们，在本文中，优化FBMC系统的发送/接收波形，六边形的时间-频率晶格，在严重的双色散信道，占自然和人工损伤。为此，我们利用的POPS范例，最近提出的矩形时频网格，设计离线波形最大化的SINR六边形时频网格。我们发现，FBMC，六边形晶格，提供了一个强大的改善SIR相对于传统的OFDM和1dB的改善相对于POPS-FBMC，与经典的矩形晶格。此外，我们表明，六边形的POPS-FBMC带来了更强大的频率同步误差，并提供了一个10 dB的减少OOB排放相对于矩形POPS-FBMC。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Cross-Band Interference Considered Harmful in OFDM Based Distributed Spectrum Sharing
在过去的几年中，我们已经目睹了从静态频谱分配到动态频谱接入/共享的范式转变。正交频分多址接入（OFDMA）是实现敏捷频谱接入的一种有效机制。然而，在紧密同步不可行的无线分布式网络中，OFDMA面临着跨频带干扰的问题。由不同用户使用的子载波不再是正交的，并且在非重叠子载波上操作的传输可能彼此干扰。在本文中，我们将探讨跨频带干扰的原因，并分析量化其强度和对数据包传输的影响。我们的分析捕获三个关键的实际工件：链路间频率偏移，时间采样失配和功率异质性。据我们所知，这项工作是第一个系统地分析跨频带干扰的原因和影响。利用我们分析中的见解，我们构建并比较了三种缓解方法来对抗跨频带干扰。分析和仿真结果表明，在链路边界设置频率保护带是分布式频谱共享的最有效解决方案，而其他两种频域方法对时间采样失配或链路间频率偏移敏感。我们发现，适当的保护带的大小在很大程度上取决于功率的异质性。因此，动态频谱接入的协议设计应该在配置频谱使用时仔细考虑跨频带干扰。
2010-05-16 cs.IT math.IT
OFDM-Autoencoder for End-to-End Learning of Communications Systems
我们通过基于深度神经网络（NN）的自编码器将通信系统的端到端学习的思想扩展到具有循环前缀（CP）的正交频分复用（OFDM）。我们的实现具有与传统OFDM系统相同的优点，即单抽头均衡和对采样同步误差的鲁棒性，这是以前单载波实现的主要挑战之一。这使得能够在多径信道上进行可靠的通信，并且使得通信方案适合于具有不精确振荡器的商品硬件。我们表明，所提出的方案可以用最先进的深度学习软件库来实现，因为发射器和接收器仅由基于梯度的训练所需的可区分层组成。我们比较了基于自动编码器的系统的性能对一个国家的最先进的OFDM基线在频率选择性衰落信道。最后，一个非线性放大器的影响进行了研究，我们表明，自动编码器固有的学习如何处理这样的硬件损伤。
2018-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency Synchronization for Uplink Massive MIMO Systems
提出了一种利用用户角度信息的大规模均匀线阵多用户正交频分复用（OFDM）上行链路频率同步方案。考虑到每个用户在基站的入射信号可以被限制在一定的角度扩展范围内，该方案可以通过一个\textit{joint spatial-frequency alignment}过程对每个用户单独进行载波频偏估计，并且可以在快速傅立叶变换（FFT）的辅助下高效地完成。进一步设计了多分支接收波束形成以产生等效的单用户传输模型，对于该模型可以执行常规的单用户信道估计和数据检测。为了使研究更完整，CFO估计的理论性能分析也进行了。我们进一步开发了一个用户分组方案，以处理意想不到的情况下，一些用户可能无法很好地从空间域分离。最后，提供各种数值结果来验证所提出的研究。
2017-03-13 cs.IT math.IT
Analysis of Carrier Frequency Selective Offset Estimation - Using Zero-IF and ZCZIn MC-DS-CDMA
针对MC-DSCDMA上行链路系统，提出了一种基于零中频零中频接收机和接收信号功率谱特性的频率同步方法。除此之外，采用零相关区（ZCZ）序列，专为准同步上行链路传输，建议利用频率和时间的多样性在频率选择性块衰落信道。通过比较MC-DS-CDMA系统上行链路载波频偏估计器与OFDM系统载波频偏估计器的方差来估计载波频偏。我们的研究和结果表明，MC DS CDMA系统的性能优于OFDM方法
2014-02-15 cs.IT cs.NI math.IT
Near Capacity Signaling over Fading Channels using Coherent Turbo Coded OFDM and Massive MIMO
推导了在衰落信道中无差错传输所需的最小平均信噪比（SNR），并证明了该信噪比等于加性高斯白噪声（AWGN）信道的SNR，即$-1.6$ dB。针对Turbo编码的多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统，提出了一种用于定时和载波同步以及信道估计的离散时间算法。仿真结果表明，使用两个发射天线和两个接收天线，在每比特平均SNR为5.5 dB时，可以实现$10^{-5}$的出错率。然后，我们提出了一种近容量信令方法，其中每个发射天线使用不同的载波频率。使用近容量的方法，我们表明，它是可能的，以实现$2\times 10^{-5}$的BER在平均SNR每比特仅为2.5 dB，每个发射天线一个接收天线。当每个发射天线的接收天线的数目增加到128时，则在1.25 dB的每比特平均SNR下获得$2\times 10^{-5}$的BER。在所有情况下，发射天线的数量为2，并且频谱效率为1比特/传输或1比特/秒/Hz。换句话说，每个发射天线发送0.5比特/传输。只要每个发射天线使用不同的载波频率，就可以通过增加发射天线的数量来获得更高的频谱效率，而不会损失BER性能。近容量方法的发射信号频谱可以通过脉冲整形来限制。在所有的仿真中，使用了四状态Turbo码。对应的turbo解码器使用八次迭代。该算法可以在可编程硬件上实现，并且有很大的并行处理范围。
2017-11-28 cs.IT math.IT
A Novel Scattered Pilot Design for FBMC/OQAM Systems
具有偏移正交幅度调制（FBMC/OQAM）的滤波器组多载波已被大量研究作为5G系统的替代波形。它具有频谱利用率高、频率响应局部化、对同步误差不敏感等优点，在正交频分复用（OFDM）失败时具有良好的性能。然而，在固有干扰下进行信道估计一直是在实际系统中采用FBMC/OQMA的根本障碍。有几种方案可供选择，但性能远不能令人满意。在本文中，我们将展示现有的方法被困的范例，一个干净的导频是强制性的，以便明确地进行参考符号的接收器的信道估计的目的。通过打破这一范式，提出了一种新的双相关导频方案，该方案放弃了独立导频，并从施加的干扰中获得双导频。通过这样做，可以充分利用导频之间的干扰。仿真结果表明，在实际系统中，FBMC/OQAM在存在强干扰的情况下仍能达到接近OFDM的性能。
2015-09-29 cs.IT math.IT
Impact of Timing and Frequency Offsets on Multicarrier Waveform Candidates for 5G
本文研究了5G的候选波形，当它们受到定时和载波频率偏移时。这些波形为：正交频分复用（OFDM）、广义频分复用（GFDM）、通用滤波多载波（UFMC）、循环滤波器组多载波（C-FBMC）和线性滤波器组多载波（FBMC）。我们特别感兴趣的多址干扰（MAI）时，许多用户发送他们的信号到一个基站在异步或准同步的方式。我们在这些波形中识别MAI的来源，并提出了一些数值分析，证实了我们的研究结果。本研究的目标是回答以下问题：“哪一种5G候选波形具有更宽松的同步要求？".
2015-09-09 cs.IT math.IT
