MIMO_OFDM最大似然信道估计算法的探究

1.引言

现如今，数据通信和多媒体通信的质量和效率在人们的生活中扮演着至关重要的角色。正交频分复用技术是目前的一种较为核心的技术，通过该技术可以很好的把高速传输的数据流用最佳的方式进行传输，它对频谱的利用率可以到达很高的水平，可以降低复杂的设计程度并且可以很好的减轻窄带干扰带来的影响和多径衰落等优势;而多输入多输出(MIMO)技术能够有效提高系统的容量，因此，MIMO_OFDM技术的出现是给无线通信带来了很大的影响，该项技术是通过输入多输出和频分复用技术的结合，提高无线系统的容量和数据最大的传输速率，从而满足当前用户的需求。

2.MIMO技术概述

MIMO技术是采用多条发送天线和多条接收天线的技术，这样可以使发送方和接收方并行的输入和输出，从而提高发送的速度，并且可以改善通信的品质。由于发送的一方和接收的一方都采用了多条天线的设计，这样就可以很好的利用有限的资源，实现了在有限的空间资源和无需增加发送一方的发射功率的情况下，提升系统的最大容量，符合当下4G，5G时代所要求的绿色高效。MIMO系统可以有效地利用多径效应来增加系统容量。MIMO架构的使用不需要增加传输功率来提高系统容量（董方维，面向5G通信的MIMO系统检测技术研究：电子科技大学，2017）。

3.OFDM技术概述

OFDM正交频分复用技术是一种特殊的多载波传输的技术。它可以被认为是调制技术或多路技术。使用离散傅立叶变换DFT实现多载波调制为OFDM的使用奠定了基础（赵晶怡，基于NI USRP-RIO的MIMO_OFDM系统物理层关键技术研究与实现：郑州大学，2017）。在二十世纪的八十时代以后，OFDM技术在移动通信领域发展迅速。目前的多载波频分复用中，发送端的一方要在不相同的频率上传输用户所要传输的数据流，但是各个频带相互却没有进行同步。在多载波频分复用系统中，可以将信道中高速传播的并且信息量较大的数据流，进行一定的改进，把它分为不同的子信道进行传播。

4.MIMO_OFDM系统概述

利用多输入多输出技术和正交分频复用技术各自的优点，结合形成的MIMO_OFDM，能够将空间，时间和频率三者进行有效的利用，从而实现大幅度的提升无线通讯系统的最高传输速率与系统最大偶的信道容量，最终结合而成的系统能够最大限度的减弱信道传输过程中信号的消除，并且是建设无线宽带通信系统的核心层传输技术（毛海涛，基于MIMO_OFDM技术的室内可见光无线通信系统的研究：南京邮电大学，2016）。

MIMO_OFDM关键技术包括空时编码技术，时域同步技术，信道估计方法。(1)采样时钟的同步

OFDM系统中偏差对采样同步的影响很大。当收发端一方所采用的采样时钟存在频率偏移时，会造成码间干扰（仲伟志，苏生，刘鑫，井，基于循环前缀的MIMO_OFDM改进信道估计算法：系统工程与电子技术，2017）。黑并且时钟脉冲的偏移不断的聚集最直接龙的影响就是造成信号边界发生移动，进江大而导致符号间干扰。对于早期研究的正学交频分复用时钟同步方法是利用时域的电MIMO_OFDM导频数据来检测相移时钟信号，然后用子最它来掌握模数转换采样时间的频率，通工程大过这种方法来减轻时钟偏移和频偏。

学似(2)信道估计方法

院然目前，研究了多种信道估计方法， 李信对于这些信道估计方法我们可以对它们进行分类，信道估计的方法可以分为以 道下几类：

军估①基于导频信号和插值相关技术的 刘计信道评估方法。由所引入的导频符号是运算在快速傅里叶变换前面还是后面，它被炜法分成按时间导入导频符号的方法和在频 率字段中引入导频符号的方法。

朱的②基于研究反馈的方法。假设信道 探变化比较慢，OFDM的至少两个字代码勇

究

和先前接收的代码被解调，接收该符号的评估并且该信道被评估为该信息的已知符号。

③基于所传输的信息符号的有限的

字符特点及其所计算的有关特点的信道盲估计法。

5.MIMO_OFDM信道最大似然估计算法

无线信道有很多特点，其中有两个主要特点是多路径和时变。准确的信道估计在无线系统中非常必要。对于MIMO_OFDM信道估计算法可以有多种不同的分类，我们在试验研究的过程中最最常用的是按照信号信息的导频来划分为训练序列的算法以及导频的算法。

信道估计的算法有多种，包括最小二乘算法，最大后验算法，线性最小均方误差算法，如表1所示：

表1 信道估计算法比较

常见的信道估计法性能分析

最小均方误差算法该算法的设计过程非常复杂，需要用到自相关矩阵

最小二乘算法适应于多个数据块传输的信道模型

迫零算法可以通过线性变换来实现减弱天线发射信号的相互影响

最大似然算法

设计复杂度相比MMSE小

本文将采用的是最大似然对MIMO_OFDM系统进行分析。最大似然估计算法在MIMO_OFDM中有着核心的位置，最大似然估计常常应用于非随机变化的行道，可以有效的对随机信道进行估计，同时最大似然估计也常常被用在无法确定的先验分布的变量估计中（王华龙，MIMO_OFDM系统传统信号检测算法：科技创新与应用，2016）。

6.实验结果分析

通过实验的研究，我们可以采用MIMO来优化整个无线多径信道的发

• 63 •

ELECTRONICS WORLD・探索与观察送和接收，提高空间频谱资源的利用和最大程度的提高信道的容量。在该实验中，创建多输入多输出的通信系统，然后基于导频评估信道，然后用最大似然算法对多输入多输出信道进行估计。最后，MATLAB用于仿真，跟踪和观察系统模型，并通过仿真结果进行误码率的对比。其中：

图2 4*4天线阵列下的不同算法比较

7.结束语

随着无线通信技术的突飞猛进，多输入多输出技术和正交频分复用技术取得了很大的进展，受到越来越多研究者的关注。尽管MINO，OFDM技术已被广泛研究，但在调制通信系统和无线电通信的应用中，对于这里研究的MIMO_OFDM也受到了越来越多研究者的注意，存在许多新问题和挑战。

作者简介：

李军（1994—），男，硕士研究生，主要研究方向：电子与通信工程。刘运炜（1994—），男，硕士研究生，主要研究方向：电子与通信工程。朱勇（1974―），男，教授，主要研究方向：通信与信息处理。图1 4*4天线阵列BPSK调制下的误码率

从图1中可以看出，在最大似然的检测中，如果发射端天线数目和接收端天线的条数相对的增加，误码率会有明显的改善，也就是说明了多输入多输出通信系统能够减轻多径衰减带来的有害作用，提高了用户数据在信道中传输的有效性和质量。从图2中还可以看出，最小均方差算法和最大似然算法性能差异较大，最大似然算法相比最小均方差算法在性能上得到了较明显到的改进，最优排序比次优排序的性能要好。

基于网络的嵌入式IAP方法研究

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 胡 琪

法，并在基于F28M35芯片的节点板上进行验证。

2.硬件介绍

嵌入式架构的网络中包含若干节点板，节点板硬件框图

介绍一种嵌入式IAP方法。各个节点通过网络互联，节点间通过比较版本信息推选出IAP主机，由主机分段将固件数据传到从机节点使其升级。实验验证了这种方法的有效性。

如图1所示。

1.引言

IAP全称In Application Program，是在嵌入式程序运行过程中对存储程序的空间进行烧写的操作（康燕萍，基于STM32系列电子产品的IAP研究：现代电子技术，2017）。IAP一般通过嵌入式硬件的通讯接口完成固件下载，不需要专用的烧写硬件，在产品发布后能方便的进行产品软件升级。

一般情况下，要实现IAP功能需要一个计算机充当上位机，上位机与嵌入式硬件通过通讯接口建立连接，由上位机将固件文件传到嵌入式硬件，嵌入式硬件再将固件文件写入到存储器。在分布式架构中，嵌入式硬件间通过网络或总线互联，假如其中有一个节点拥有最新固件，理论上就可以充当上位机，对其它各个节点进行IAP，而不需要额外计算机。

本文介绍了一种在没有主控计算机的情况下对分布式网络进行IAP方

图1 节点板硬件框图

节点板以TI公司的F28M35芯片为核心。F28M35是一款双核芯片，包括ARM Cotex3+C2000，其中ARM核主频最高可达100MHz，自带512KB Flash，32KB独享RAM和KB共享RAM，芯片包含多个GPIO管脚，自带百兆Mac（TEXAS INSTUMENTS.Concerto F28M35x Technical Reference Manual:2013）。

• •