接收分段均衡方法

正交頻分復用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)技術已廣泛應用在有線與無線通信系統中，成為新一代無線傳輸的候選方案。OFDM信號通過逆快速傅里葉變換(IFFT)實現，接收端通過FFT恢復，故在實現上較為簡單。但收端要求子載波間有較好的正交性，如果收發兩端頻率不是精確同步，或者接收端在高速移動環境下產生多普勒擴展，就會破壞接收機子載波間的正交性，產生載波間干擾(ICI)[1]。為了提高系統性能，需要采用精確的頻率同步方式，對殘余的頻率偏移進行補償，同時，對多普勒頻率擴展也要有較好的處理措施。

對于收發兩端頻率不完全同步引起的頻偏或本振頻率漂移引起的頻偏，在一個相對短的時間內，可看成穩定、靜態的。因此，可采取跟蹤、頻偏估計的方法來實現頻率同步[2~4]。當進行頻率同步和頻偏補償后，還有較小殘余偏差產生的載波間干擾，故采用載波間干擾消除方式來提高系統的信噪比。目前針對頻偏引起的ICI消除方式主要有頻域均衡、時域加窗、ICI自消除方案和選擇符號映射與部分序列傳輸的方法[5~8]，且都能取得較好的效果。對于接收機高速移動產生的多普勒擴展，隨著移動速度與運動環境的變化而變化，無法進行跟蹤補償，只能用載波間干擾消除方法來提高接收機性能。將ICI自消除方案應用于多普勒擴展環境也能收到較好效果[7]，但需要用兩個或多個子載波傳輸一路數據，頻譜效率有較大的降低。文獻[9]提出了一種頻域均衡方法，具有較高的實現復雜度，但性能提高較小，且只有在信噪比較高時才有效。針對快速移動下的OFDM載波間干擾，本文將討論一種接收分段均衡方法。

分段均衡方法
將一個時變的OFDM符號分為多個子符號段，每一小段里的信道參數不變或變化量很小。具體操作如下：設OFDM的子載波數為N，將正確同步的OFDM時域符號在刪除保護間隔以后，切取長度為N點的OFDM符號，并分為m段，每段長度為N/m。將每一小段按原來在OFDM時域符號的位置前后補零，得到長度為N的OFDM符號，再作N點FFT變換到頻域；用估計出的對應于該段數據的信道頻域參數分別對其均衡，將均衡后的結果相加求和，再進行判決，解調得到信源信號，其操作過程如圖1所示，圖中是將OFDM符號分為四段均衡，將接收到的一個OFDM符號經過串并轉換分成均勻的4段，按分段數據在原來OFDM符號中的位置前后補零到符號長度為N，然后分別經過FFT變換得到長度為N的頻域數據；同時，將時域信道參數也分為四段，分別進行FFT得到分段頻域信道參數H1、H2、H3、H4，然后用分段后的頻域數據與分段后的頻域信道參數分別進行相除均衡，將均衡后的結果進行合并，再送到調制解調器進行解調。通過分段，減小了信道時變對載波間干擾的影響。

圖1 分段均衡示意圖