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(fā)送天線(xiàn)到接收天線(xiàn)之間的無(wú)線(xiàn)信道的頻率響應。根據接收的經(jīng)信道響應產(chǎn)生了幅度和相位畸變并添加了白高斯噪聲的接收序列來(lái)準確辨識出信道的時(shí)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(shù)以及基于判決反饋和盲信道估計三種類(lèi)型。該文分析基于IEEE802．16d系統下的導頻符號信道估計。該類(lèi)算法的原理是利用接收機已知的信息來(lái)進(jìn)行信道估計。導頻的插入方式有兩類(lèi)：分別為塊狀導頻(block―type)以及梳妝導頻(comb―type)。不難發(fā)現在IEEE802．16d中不管是每個(gè)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(fā)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?。?p>
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(guān)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(wèn)題，即非導頻點(diǎn)的信道響應值只有通過(guò)導頻點(diǎn)的信道響應值內插得到，本文主要應用和比較了簡(jiǎn)單的線(xiàn)性插值和二維線(xiàn)性插值的性能。
2．3．1 線(xiàn)性插值
線(xiàn)性插值是插值算法中最簡(jiǎn)單的一種算法。非導頻點(diǎn)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(diǎn)；HN(k)代表第K個(gè)子載波上的信道傳輸函數；HN(mL)和HN(mL+L)為兩相鄰導頻點(diǎn)的信道響應值。
2．3．2 二維線(xiàn)性插值
和線(xiàn)性插值相比較，二維線(xiàn)性插值(Gauss插值)是用二次多項式來(lái)擬合信道曲線(xiàn)。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。