基于IEEE802．16d的信道估計研究與仿真

摘 要：IEEE802．16d是一種可以提供高達70 Mb／s的峰值傳輸速率來(lái)支持不同Qosl類(lèi)型的綜合數據業(yè)務(wù)部署的固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統。首先介紹了基于IEEE802．16d的Wireless MAN一0FDM中的幀結梅形式，在分析了0FDM信道估計技術(shù)和插值算法后仿真了協(xié)議中的導頻和前導在SUI信道模型下的估計性能。仿真了不同的估計算法和插值對系統的性能影響，從仿真結果可以看出前導的估計效果要優(yōu)于導頻，給出了系統導頻估計的適用條件。
關(guān)鍵詞：IEEE802．16d；OFDM；信道估計；插值

0 引 言
進(jìn)入21世紀以來(lái)，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和各種實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)需求的增加，寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)將呈現巨大的發(fā)展潛力。而IEEE802．16d標準作為一種面向無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)(WMAN)固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入方案，以其優(yōu)異的性能和廣闊的前景而倍受關(guān)注。IEEE802．16于2004年出版了IEEE802．16d的固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統的標準。該標準的物理層定義了4種傳輸模式，分別是10～66 GHz頻率范圍內的Wireless MAN―SC，以及應用于2～1l GHz下的三種非視距(NOLS)模式：Wireless MAN―Sca，Wireless MAN―OFDM，Wire―less MAN―OFDMA。本文只討論分析WirelessMAN―OFDM。由于無(wú)線(xiàn)信道不像有線(xiàn)信道那樣固定并可預見(jiàn)，無(wú)線(xiàn)OFDM通信系統受無(wú)線(xiàn)信道的陰影衰落和頻率選擇性衰落影響比較嚴重，因此必須努力降低無(wú)線(xiàn)信道的影響，這就對無(wú)線(xiàn)OFDM系統的信道估計技術(shù)提出了很大的挑戰，信道估計的好壞將直接影響到整個(gè)系統的性能優(yōu)劣。本文在基于IEEE802．16d下分別以前導以及導頻作為訓練符號在SUI信道模型下進(jìn)行了估計性能的仿真，并對仿真結果進(jìn)行了分析研究。

1 Wireless MAN―OFDM中的幀結構
由于OFDM調制可以有效地抵抗無(wú)線(xiàn)信道的多徑衰落，因此它被用于低于11 GHz的NLOS應用的Wireless MAN―OFDM和Wireless―OFDMA的物理層技術(shù)。OFDM物理層支持基于幀的傳輸，圖1給出了其下行鏈路的幀結構示意圖。

從圖1可知，一個(gè)下行鏈路物理層的通信數據單元(PDU)分別由前導碼，幀控制頭(FCH)以及突發(fā)OFDM數據構成。前導碼(preamble)主要用來(lái)做各種估計，它由兩個(gè)連續的特殊OFDM符號組成，第一個(gè)OFDM符號僅使用序號是4的倍數的子載波，它的時(shí)域波形包括四個(gè)重復的64樣值，前面是CP。第二個(gè)OFDM符號僅使用偶數子載波，它的時(shí)域波形包括兩個(gè)重復的128樣值，前面是CP。其時(shí)域結構圖如圖2所示。

在頻域中，第一個(gè)OFDM符號頻域數據由全頻帶prearnble的4倍數子載波數據得出，4次64序列的頻域定義為：

其中全帶寬前導的頻域序列由協(xié)議中給出。在突發(fā)0FDM數據中，每個(gè)OFDM符號數據的IFFT點(diǎn)數為256點(diǎn)，即有256個(gè)子載波，分為三種類(lèi)型的子載波，分別是：數據子載波用于傳輸數據。導頻子載波(pi1ot)，每隔25個(gè)數據子載波有一個(gè)導頻子載波，共8個(gè)，主要用于各種估計?？兆虞d波，即直流子載波和保護頻帶，該類(lèi)子載波不傳輸任何數據。OFDM符號的頻域結構如圖3所示。