中文摘要：

在充分考虑以IEEE 802.16e标准为基础的WiMAX宽带无线接入技术特点和信道空间相关等实际通信环境因素，针对物理层分布式MIMO-OFDMA技术方案，研究在120km/h以上高速移动环境下的抗快衰落信道估计方法，研究快衰落空间、时间和频率选择性衰落信道特性，分析其空时频强相关性，建立动态三维（3D）分布式MIMO快衰落信道模型，发展符号内双选择性多速率复指数基扩展模型，采用压缩感知(CS)方法还原不能及时和充分估计的信道参数，设计导频的分布、导频的个数、导频的表达形式以及导频序列与数据符号间均功率比分配，获得高速移动下接收端对发送天线数和时延差检测算法，最终形成一套完整的高速移动环境下的快衰落信道估计方法，为高速移动WiMAX无线接入技术提供重要的理论基础和实用化算法。

结论摘要：

针对MIMO-OFDMA系统研究了在高速移动环境下的快衰落信道估计及WiMAX系统ICI消除方法，形成了一套完整的高速移动环境下的抗快衰落信道估计方法。主要成果1）对高速移动环境下空间、时间和频率快衰落信道特性分析，从多普勒扩展、时延扩展和角度扩展三个角度对无线信道进行研究。多径信号的不同时延会使得OFDM系统产生不同程度的码间干扰（ISI)；高速移动OFDM系统引起的多普勒频移，会产生载波间干扰(ICI)；在MIMO系统，各天线在空间域中会形成相互的天线间干扰。2）分析了基于压缩感知的信道估计的可行性，提出了基于压缩感知的OFDM系统快衰落信道估计算法，包括角时延多普勒稀疏MIMO-OFDM信道模型，通过随机导频感知矩阵信道进行测量，以高概率重构出快衰落信道，提高了系统频谱利用率高；基于OFDM系统时频群稀疏压缩感知的信道估计算法，在快时变环境OFDM 系统信道稀疏度未知的情况下，能自适应地估计信道参数；考虑分布式MIMO-OFDM快衰落信道间感知数据的空间、时延和多普勒频移相关性和联合稀疏模型，提出了基于分布式压缩感知理论的快衰落稀疏信道联合估计算法。3）研究了OFDM快衰落信道的稀疏表示模型，提出了紧凑型信道冲激响应（CIR）矩阵及其压缩表示方法，利用基于信道核向量的信道压缩表示方法，减少了CIR矩阵中的未知元素个数；针对稀疏导频OFDM系统，推导了信道压缩表示的压缩感知模型，并提出了信道压缩表示的快衰落信道压缩感知；针对非理想载波同步下的OFDM系统，利用紧凑型广义信道冲激响应（G-CIR）自相关矩阵的对角化方法，提出了一种压缩表示方法及其等效信道模型，减少了待估计元素个数，利用LS估计器估计出压缩后的信道，从而实现非理想载波同步下的OFDM快衰落信道估计。4）针对WiMAX系统，研究了MIMO-OFDMA快衰落信道特性及ICI干扰模型，提出了有效的ICI消除方法，包括基于ICI自消除的等效基带模型，加权共轭变换自消除算法，所提出的方法能获得更低的误码率且易于实现，通过高阶调制映射可以弥补该自消除方法的频谱利用率。针对基于频偏估计的ICI消除方法，提出以WiMAX的短前导或者长前导做训练序列，采用平面扩展卡尔曼滤波对多普勒频偏进行迭代估计以消除快衰落影响的方法。本项目获得的成果对高速移动MIMO-OFDMA系统快衰落信道估计方法提供了理论支撑和应用基础。