Abstract

Multiple Input Multiple Output (MIMO) system with Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a promising physical layer candidate for the current and future wireless standards. MIMO uses multiple antennas at the transmitter and receiver to improve the system throughput, whereas OFDM uses subcarrier overlapping to achieve high spectral efficiency. To reduce the impacts of frequency selective fading and increase the capacity, MIMO requires precise channel state information (CSI). The presence of carrier frequency offset (CFO) due to oscillator instability or Doppler shift introduces intercarrier interference (ICI) among the subcarriers which degrades the system performance. MIMO channel estimation is typically done under the assumption of perfect frequency synchronization between the transmitter and receiver, or with zero CFO. However, such an assumption is incorrect for time-varying and frequency-selective wireless channels, and the presence of CFO has an impact on channel estimation accuracy. In the existing methods, CFO and channel estimations are carried out independently using separate training sequences which reduces the spectral efficiency. As a result, the pilot aided interpolation approach is proposed in this paper for the joint estimate and compensation of CFO and channel effects using the same set of pilot tones. The simulation results show that the proposed method offers precise CFO and channel estimation which improves the bit error rate (BER) performance and carrier to interference power ratio (CIR) of MIMO-OFDM system.

摘要

具有正交频分复用 (OFDM) 的多输入多输出 (MIMO) 系统是当前和未来无线标准的有希望的物理层候选者。MIMO 在发射器和接收器处使用多个天线来提高系统吞吐量，而 OFDM 使用子载波重叠来实现高频谱效率。为了减少频率选择性衰落的影响并增加容量，MIMO 需要精确的信道状态信息 (CSI)。由于振荡器不稳定性或多普勒频移而存在的载波频率偏移 (CFO) 会在子载波之间引入载波间干扰 (ICI)，从而降低系统性能。MIMO 信道估计通常是在发送器和接收器之间的完美频率同步的假设下进行的，或者 CFO 为零。然而，这种假设对于时变和频率选择性的无线信道是不正确的，并且 CFO 的存在对信道估计精度有影响。在现有方法中，CFO 和信道估计是使用单独的训练序列独立进行的，这降低了频谱效率。因此，本文提出了导频辅助插值方法，用于使用同一组导频音对 CFO 和信道效应进行联合估计和补偿。仿真结果表明，该方法提供了精确的 CFO 和信道估计，从​​而提高了 MIMO-OFDM 系统的误码率 (BER) 性能和载波干扰功率比 (CIR)。CFO的存在对信道估计精度有影响。在现有方法中，CFO 和信道估计是使用单独的训练序列独立进行的，这降低了频谱效率。因此，本文提出了导频辅助插值方法，用于使用同一组导频音对 CFO 和信道效应进行联合估计和补偿。仿真结果表明，该方法提供了精确的 CFO 和信道估计，从​​而提高了 MIMO-OFDM 系统的误码率 (BER) 性能和载波干扰功率比 (CIR)。CFO的存在对信道估计精度有影响。在现有方法中，CFO 和信道估计是使用单独的训练序列独立进行的，这降低了频谱效率。因此，本文提出了导频辅助插值方法，用于使用同一组导频音对 CFO 和信道效应进行联合估计和补偿。仿真结果表明，该方法提供了精确的 CFO 和信道估计，从​​而提高了 MIMO-OFDM 系统的误码率 (BER) 性能和载波干扰功率比 (CIR)。本文提出了导频辅助插值方法，用于使用同一组导频信号对 CFO 和信道效应进行联合估计和补偿。仿真结果表明，该方法提供了精确的 CFO 和信道估计，从​​而提高了 MIMO-OFDM 系统的误码率 (BER) 性能和载波干扰功率比 (CIR)。本文提出了导频辅助插值方法，用于使用同一组导频信号对 CFO 和信道效应进行联合估计和补偿。仿真结果表明，该方法提供了精确的 CFO 和信道估计，从​​而提高了 MIMO-OFDM 系统的误码率 (BER) 性能和载波干扰功率比 (CIR)。