基于对称扩展的超高速移动时变信道建模方法的研究

The research on the time-variant fading channel under ultra high speed mobile environment has received increasing attention in the ultra high speed aircraft wireless communication systems, especially in the military area. The modeling of fast varying channel is one of the most urgent challenges to implement a reliable ultra high speed mobile communication system. It will effect the channel estimation and channel equalization performance directly. The robustness under complicated channel environment is poor and the modeling error especially at the channel boundaries is large in the present channel modeling methods. In order to solve these problems, the theoretical relationship between the modeling error and the robustness is analyzed. The principle of BEM (basis expansion model) method is researched. The theoretical explanation on how symmetric extension can reduce the BEM modeling error is given. The fast fading channel modeling method based on symmetric extension is proposed to solve the modeling problem under ultra high speed, medium speed, and low speed complicated channel environment. The proposed method will support the new ultra high speed mobile communications theory and produce independent intellectual property rights. The research on this project is of vital importance to the wireless communication solution under ultra high speed complicated channel environment.

超高速移动环境下的无线信道具有快速时变特性，是实现超高速飞行器之间无线通信的基础，特别是在军事领域的应用引起了广泛的重视。快速时变信道建模是实现超高速移动环境下可靠通信最重要的步骤之一，直接影响信道估计与信道均衡性能，是该领域中最急待解决的问题。该项目旨在提出超高速移动环境下快速时变信道建模的新方法。针对目前的快速时变信道建模在复杂信道环境下无法保持鲁棒性以及在信道边缘存在较大的建模误差等问题，分析快速时变信道建模误差与鲁棒性的理论关系，研究基扩展信道建模方法的理论基础，建立对称扩展方法对基扩展信道建模误差影响的理论模型，提出基于对称扩展的快速时变信道建模方法，能够有效解决超高速、中速、低速等复杂信道环境的建模问题。该技术能够产生新型超高速移动通信的理论支撑，形成自主核心知识产权。该项目的研究对于形成超高速移动复杂信道环境下的无线通信解决方案具有十分重要的意义。

随着人们对通信要求的不断提高，特别是对军用超高速飞行器通信领域的需求，快速时变信道的估计算法受到越来越多的研究人员的重视。针对快速时变信道，采用基扩展模型（BEM）模型将快速时变信道转变成少量正交分量的加权线性叠加，不仅能够提高信道估计的准确度，还可以降低估计信道的复杂度。.本课题首先介绍了时变信道估计的研究现状，提出了目前研究存在的问题及本课题的主要研究内容；紧接着详细描述了基于基扩展模型（BEM），奠定理论基础。本课题围绕时变信道估计，对BEM深入地研究，在已有研究成果的基础上提出了新的应用方向和应用方案。.高效的BEM算法是获得良好时变信道估计性能的前提，为了解决现有BEM算法面临的问题：计算复杂度较低时信道边缘估计误差无法满足要求，而估计性能良好的BEM算法具有较大的计算复杂度且必须知道信道的相关特性。本课题在深入研究原有基函数模型的基础上，提出了一种新的基函数模型。分析和仿真结果表明，它可以有效的在较低计算复杂度下更为准确的估计快速时变信道，而且不需知道信道的相关特性。本课题还针对MIMO-OFDM系统的快速时变信道，提出了利用BEM算法估计方案。