基于導(dǎo)頻的OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)

摘要：正交頻分復(fù)用(0FDM)是一種高效的數(shù)字傳輸技術(shù)，因其較高的頻帶利用率以及抗多徑衰落的性能，被視為下一代無線通信的核心技術(shù)。信道估計(jì)是視線OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。主要研究了0FDM無線通信系統(tǒng)中基于導(dǎo)頻的信息估計(jì)算法――LS算法，MMSE算法以及改進(jìn)的LS算法，并通過仿真算法的最小均方誤差性能和誤碼率特性證明了改進(jìn)的LS算法要優(yōu)于LS算法。
關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用；信道估計(jì)；導(dǎo)頻符號(hào)；最小平方算法

0 引言
0FDM(0rthogonal Frequency Divisicm Multipl―exing)是將數(shù)字調(diào)制、數(shù)字信號(hào)處理、多載波傳輸?shù)燃夹g(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，使得它在系統(tǒng)的頻譜利用率、功率利用率、復(fù)雜性方面有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，下一代寬帶無線接入系統(tǒng)也采用了OFI)M作為其調(diào)制技術(shù)。目前0FDM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于歐洲數(shù)字音頻廣播標(biāo)準(zhǔn)(DAB)、數(shù)字廣播電視標(biāo)準(zhǔn)(DVB)、無線局域網(wǎng)(歐洲Hiperlan2，北美802．11a等)、寬帶無線接入(WiMAX)等系統(tǒng)中。并成為4G無線通信系統(tǒng)的最有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案之一。
無線通信系統(tǒng)的性能主要受到無線信道的制約。無線移動(dòng)信道是時(shí)變的多徑衰落信道，在時(shí)間軸和頻率軸上都呈現(xiàn)選擇性衰落，因此信道估計(jì)對(duì)0FDM傳輸系統(tǒng)非常重要。信道估計(jì)的任務(wù)就是根據(jù)接收到的經(jīng)信道影響在幅度和相位上產(chǎn)生了畸變并疊加了噪聲的接收序列，辨識(shí)信道時(shí)域或頻域的傳輸特性。對(duì)OFDM系統(tǒng)，即估計(jì)每個(gè)子載波上的頻率響應(yīng)值。

1 OFDM系統(tǒng)描述
0FDM是一種特殊的多載波調(diào)制方式，其主要思想就是在頻域內(nèi)將總的信道分成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道上用一子載波進(jìn)行調(diào)制，各個(gè)子載波之間相互正交，而且并行傳輸。這樣，通過將高速串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為低速并行數(shù)據(jù)流，就有效地消除了總的信道的頻率選擇性，對(duì)各路正交子載波的調(diào)制用IFFT來實(shí)現(xiàn)。基于導(dǎo)頻插入的信道估計(jì)是指在發(fā)送
信號(hào)中插入導(dǎo)頻信號(hào)，接收端通過對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)的處理進(jìn)行信道估計(jì)。
設(shè)一個(gè)OFDM符號(hào)的頻域表示為[X0，…，XN―1]T，其中Xk(k=0，l，2，…，N―1)表示第k個(gè)子載波上的分量。在發(fā)送端對(duì)[X0，…，XN-1]T做IFFT并加入循環(huán)前綴(CP)完成OFDM調(diào)制，形成時(shí)域0FDM符號(hào)。
當(dāng)CP的長(zhǎng)度TG大于信道沖激響應(yīng)的長(zhǎng)度時(shí)，信道沖激響應(yīng)與0FDM符號(hào)之間的現(xiàn)行卷積就可以轉(zhuǎn)化為循環(huán)卷積。在接受端去CP然后再作FFT就完成0FDM解調(diào)，得到接收端處的頻域符號(hào)，具體過程參見圖1。

假設(shè)信道的沖激響應(yīng)有下面的形式：