1. 背景

下行链路的信道估计作为正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）系统接收机设计中的重要环节，常采用基于训练序列/导频的估计方法，但训练序列的插入会占用时隙或子载波，系统频带也会产生多余的开销，致使信息传输速率和频谱效率下降，为了解决上述估计方法频谱利用率较差这一问题，基于叠加导频的信道估计方法受到了广泛的关注，即将导频直接叠加到信息数据中一并发送，不需要额外占用时隙或子载波，然后在接收端将信息与导频序列分离，利用导频信息计算出信道响应后，通过均衡还原出发送的数据信息。但是由于导频符号和数据信息的同时传输，具有叠加导频的通信系统虽然具有较高的频谱效率，但发射机将导频和信息数据直接叠加，使得接收机做信道估计时无法完全消除信息干扰，符号检测时也难以去除导频干扰，导频和信息数据互扰严重降低了信道估计和符号检测性能。因此，如何分离接收信号中的导频和信息，实现信道估计和符号检测解耦，是提高叠加导频传输系统性能的关键。


2. 叠加导频分离方法

    （1）基于数据的一阶统计量的统计信息分离的两种方法

    A．首先使得发射信号的均值为0，然后叠加导频，在接收端对接收信号取均值，即可通过基于一阶统计量频域的统计信息分离出导频和信息数据。基于一阶统计特性的信道估计方法估计精度主要取决于发射信号的一阶统计特性是否为零，且该方法在这里需要说明的是：当信道变化比较慢的时候，可以认为连续多个OFDM符号上的信道冲击响应是相同的，只适用于一个OFDM符号信道不变的情况，因此这种估计方法不适用于时变信道,参考文献[1]。

    B．首先使得发射信号的一阶统计特性为零，根据中心极限定理，时域的数据信号的均值也为0，然后叠加时域周期为P的导频序列，在接收端对接收信号的时域取P个循环均值，即可通过基于一阶统计量时域的统计信息分离出导频和信息数据，利用LS信道估计方法可求出信道脉冲响应。所以该方法依然取决于频域发射信号的一阶统计特性是否为零，但周期叠加导频会影响系统的峰均比，所以一般采用对系统峰均比影响较小的Fank-ZC导频序列, 参考文献[2]。

（2）基于数据正交叠加导频的分离

    对发射信号左乘/右乘秩亏预编码矩阵，在接收端需要满足导频矩阵与预编码矩阵相乘等于0，以此构造出一组仿射预编码，即可消除数据信号对信道估计的干扰。该方法重点是对预编码矩阵的构造，参考文献[3]。

（3）基于导频点数据置零的叠加导频分离（Data-nulling Superimposed Pilot）

 在发射机中剔除数据信息的P个周期频点后叠加时域周期为P的导频，通过预失真数据信息在信道估计中完全消除数据信息的干扰，该方案不损失信息速率，但发射失真的信息序列在手端无法完全恢复，称为数据识别问题（DIP），DIP会恶化符号检测性能。所以有了进一步提出的部分依赖叠加导频的方案，即衰减部分信息频点幅度后再叠加导频，通过适当减小发端失真和迭代信道估计来改善符号检测性能，参考文献[4]，[5]。此外还有对预编码后的发射信号灵活地选择导频插入位置，使得信息失真最小，收端采盲估计得到导频位置从而完成信道估计，参考文献[6]。


参考文献

[1] 井雅. 正交频分复用无线通信系统中信道估计技术研究[D]. 东南大学, 2006.

[2] Orozco-LugoA G, Lara M M, Mclernon D C. Channel Estimation Using Implicit Training [J].IEEE Transactions on Signal Processing, 2004, 52(1):240-254.

[3]Pham D H, Manton J H.Orthogonal superimposed training on linear precoding: a new affine precoderdesign[C]// IEEE Workshop on Signal Processing Advances in WirelessCommunications. IEEE, 2005.

[4]Dou G, He C, Li C, et al.Channel estimation and symbol detection for OFDM systems using data-nullingsuperimposed pilots [J]. Electronics Letters, 2014, 50(50):179-180.

[5]He S, Tugnait J K. On DoublySelective Channel Estimation Using Superimposed Training and Discrete ProlateSpheroidal Sequences [J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2008,56(7):3214-3228.

[6]Kim D, Kwon U K, Im G H. PilotPosition Selection and Detection for Channel Estimation of SC-FDE [J]. IEEECommunications Letters, 2008, 12(5):350-352.