OFDM系统中基于导频的信道估计算法的比较

OFDM系统中基于导频的信道估计算法的比较

OFDM系统中基于导频的信道估计算法的比较

摘要：正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它能有效地克服多径干扰和码间干扰，是第四代移动通信的核心技术。对OFDM系统中基于导频的信道估计技术进行了比较。重点介绍了几种常用的信道估计算法、LS算法、LMMSE算法、SVD算法及DFT和DCT两种变换域算法，并给出了这些算法的仿真实现。关键词：正交频分复用；信道估计；最小二乘；最小均方误差 OFDM是一种多载波数字通信调制技术，通过将高速率的信息符号串并变换成低速率符号，再调制到多个正交的子载波上并行地发射，OFDM可以减小信道频率选择性衰落的影响，使其非常适合应用在宽带无线通信系统中。为了获得高精度的信道状态信息，使得系统能够获得相干检测的性能增益、多天线系统的分集和复用增益以及自适应跨层处理的性能增益，现代OFDM系统都将高精度高效的信道估计器作为系统不可缺少的组成部分[1]。目前，OFDM系统信道估计的研究相当成熟。根据在时域或是在频域实现，可分为时域信道估计算法和频域信道估计算法；根据信道估计是否具有反馈环路、是否采用已知信息，可分为基于判决反馈的信道估计方法、盲或半盲信道估计方法以及基于导频辅助的信道估计方法；根据信道参数是否在接收端被估计，信道估计算法可分为非参数化信道估计和参数化信道估计。为了兼顾信道估计系统性能和复杂度，派生出了一些变换域算法。本文主要介绍了OFDM系统中几种基于导频的信道估计技术，并给出了这些算法的仿真比较。1 OFDM系统模型图1给出了典型的OFDM系统基带模型。首先在映射器中根据系统的调制方式对二进制信息进行符号映射分组并调制，串并变换后插入导频形成频域序列X[k]。长度为N的序列X[k]被调制到工作子载波上，经过IFFT模块被转化为时域序列x[n]。

本文简单地对OFDM系统中经典的信道估计算法进行了阐述，并给出仿真实现。LS算法不使用关于信道的任何信息，其估计性能较差。LMMSE算法利用频域协方差矩阵、平均信噪比等信道统计特性，能够达到一个很好的估计效果。但是，它是以矩阵求逆这样的大计算量为代价的。采用奇异值分解(SVD)算法可以减少LMMSE的计算复杂度。基于DFT的变换域算法，通过滤去CIR长度之外的噪声和干扰可以实现算法的复杂度及估计性能的折中，达到较为理想的估计效果。基于离散余弦变换DCT的算法，在信道冲激响应CIR抽头间隔是分数倍采样周期时，较基于DFT变换的变换域方法有更好的估计性能。