基于IEEE802．16d的信道估計研究與仿真

2 IEEE802．16d下的信道估計算法
信道估計就是估計從發送天線到接收天線之間的無線信道的頻率響應。根據接收的經信道響應產生了幅度和相位畸變并添加了白高斯噪聲的接收序列來準確辨識出信道的時域或頻域傳輸特性。OFDM系統中常用的信道估計算法有基于導頻符號和插值技術以及基于判決反饋和盲信道估計三種類型。該文分析基于IEEE802．16d系統下的導頻符號信道估計。該類算法的原理是利用接收機已知的信息來進行信道估計。導頻的插入方式有兩類：分別為塊狀導頻(block―type)以及梳妝導頻(comb―type)。不難發現在IEEE802．16d中不管是每個數據OFDM符號中的導頻還是一幀前的前導碼都是按梳妝形式插入導頻的。常用的信道估計算法有基于最小方差準則的LS算法以及基于最小均方誤差準則的LMMSE算法。
2．1 LS算法
若假設H為信道的頻域響應向量，X和Y分別為發送和接收信號向量的頻域表示，n為高斯白噪聲，則有Y=XH+n。LS算法就是使式(1)平方誤差最小：

從上式可看出LS算法受噪聲影響比較大。
2．2 LMMSE算法
LMMSE 算法就是使式 HLMMSE=argminE[(HLMMSE―H)(HLMMSE―H)H]的均方誤差最小。LMMSE算法可以在LS算法的基礎上得到：

在式(2)中，RHH=E[HHH]為信道沖激響應的自相關矩陣，可以根據信道的統計特性得到。σ2n為加性高斯噪聲的方差。
2．3 插值算法
在IEEE802．16d下，不管是基于導頻符號的還是基于前導碼的信道估計，LS和LMMSE算法一樣，都存在信道估計的內插問題，即非導頻點的信道響應值只有通過導頻點的信道響應值內插得到，本文主要應用和比較了簡單的線性插值和二維線性插值的性能。
2．3．1 線性插值
線性插值是插值算法中最簡單的一種算法。非導頻點上的信道響應值可由下式：

得到，其中mL≤kmL+L；L為相鄰兩導頻之間的間隔距離點；HN(k)代表第K個子載波上的信道傳輸函數；HN(mL)和HN(mL+L)為兩相鄰導頻點的信道響應值。
2．3．2 二維線性插值
和線性插值相比較，二維線性插值(Gauss插值)是用二次多項式來擬合信道曲線。二維插值的表達式為：

其中：C0=一(α一1)(α+1)；Cl=α(α一1)／2；
α=l／N。二維插值減少了插值誤差，可以獲得比較好的性能。

3 仿真參數的設置及結果分析
這里的仿真平臺是基于IEEE802．16d系統的下行鏈路端，OFDM符號參數及系統信道帶寬分別如表1所示。