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1、第12卷第6期电路与系统学报Vol.12No.62007年12月JOURNALOFCIRCUITSANDSYSTEMSDecember，2007文章编号：1007-0249(2007)06-0001-06*一种时变信道条件下OFDM系统的信道估计方法刘琦，胡波（复旦大学电子工程系，上海200433）摘要：针对正交频分复用（OFDM）系统，本文提出了一种时变条件下的信道估计方法。文中假设数据以包为单位进行传输，导频序列以叠加的方式和数据序列相结合，在得到对应于数据包内每帧OFDM信号的信道冲激响应之后，再在一
2、个包内对这些信道冲激响应进行加权平均，从而提高信道估计的精度。关键词：正交频分复用；信道估计；叠加；导频序列中图分类号：TN911.5文献标识码：A1概述随着无线通信的发展，人们对数据传输速率和可靠性的要求越来越高。然而，无线传播环境中，由于多径产生的码间干扰对系统性能的影响非常严重。为了获得较好的性能，接收端需要使用非常复杂的均衡器。正交频分复用（OFDM）是一种并行数据传输方式，通过将高速串行数据分成多条低速数据并分别对多个正交子载波进行调制，使得子载波上的符号速率大大降低，符号持续时间大大加长，[1]
3、因而对多径时延扩展有较强的抵抗力，降低码间干扰对系统的影响，同时也简化了接收端的均衡器。[2]由于OFDM的上述特点，它已被应用于欧洲的数字视频广播（DVB-T）中，并被写入IEEE802.11、[3]IEEE802.16、ETSIHIPERLAN/2诸多协议当中。[4]在OFDM系统中，通常使用频域中单抽头均衡器即可，但这首先需要估计出信道信息。人们已经提出了各种用于OFDM系统的信道估计方法。[5]分析和比较了两种不同的在数据序列中插入导频信号的方法：1）在每帧OFDM信号中都插入导频；2）周期的将整帧
4、OFDM信号作为导频。[6]提出了一种基于叠加导频序列的信道估计方法，这种方法不占用系统频谱资源，通过增加额外的发射功率，将导频序列和数据序列直接相加，从而提高系统的频谱效率。本文将[6]的方法推广到慢时变信道条件下的OFDM系统中，基于完整接收的数据包进行信道估计和均衡。2时变条件下基于叠加导频序列的信S(k)s(n)IFFT添加循环前缀叠加导频序列信道道估计方法噪声在这里，OFDM系统的离散时间等效基带S?ˆ(k)x(n)均衡FFT去除循环前缀去除导频序列信道估计模型如图1所示，其中，省略了发送端和接收
5、端的串/并（并/串）转换模块。图中，S(k)是待图1OFDM系统等效框图发送的频域数据序列，s(n)是S(k)经过IFFT，添加循环前缀后得到的时域数据序列，x(n)是接收端的接收信号，Sˆ(k)是接收端对接收信号进行均衡后得到的发送数据估计值。假设数据以包为单位进行传输，每个数据包中包含M帧OFDM信号，每帧OFDM信号则是由Nsubc（子载波的个数）个频域数据经过IFFT，再添加循环前缀（长度为Lg）后得到的长度为N=Nsubc+Lg的时域数据序列。再假设信道在一帧OFDM信号持续时间内保持不变，而在不
6、同帧的OFDM信号之hhh间是时变的。一个数据包中每帧OFDM信号对应的信道冲激响应可以分别表示为h,h,?,h，如图201M−1h所示，其中OFDM(i)表示第i帧OFDM信号，h=[h(0),h(1),?,h(L−1)]，L为信道冲激响应的长度。以iiiihhˆh为例，设它的估计值为h=[]hˆ()()0,hˆ1,?,hˆ(L−1)。根据文献[6]，对应于第0帧的OFDM接收信号00000*收稿日期：2004-11-22修订日期：2004-12-282电路与系统学报第12卷x(n)可以表示为：0x()n
7、=[]s()n+p()n∗h(n)+v(n)0≤n≤N−1（1）0000其中，s0(n)为第0帧的OFDM发送信号，v0(n)为OFDM(0)OFDM(1)OFDM(2)…OFDM(M-1)相应的加性高斯白噪声，hhhhh0h1h2hM−1p(n)是叠加的周期为P（这图2发送数据包的结构里取P=L）的导频信号，如下式所示：p()n=∑aδ(n−kP)=∑aδ(n−kL)（2）kk⎧1n=0其中，δ()n=⎨。将x0(n)分为R=N/L段，每段长为L，为方便起见，假设R=N/L是一个整⎩0else数，则每一段
8、可以表示为：x()n=x(jL+n),0≤j≤R−1,0≤n≤L−1。0j0hˆ由文献[6]，h的各个分量可以用（3）式进行估计：0ˆ11R−1h()n=mˆ()n=∑x()n0≤n≤L−1（3）0x00jaaRj=0hhhhˆhˆhˆ同理，可以分别得到h,h,?,h的估计值h,h,?,h。12M−112M−1从（3）式可以看出，在对hˆi()n进行估计时，发送信号si(n)起了干扰的作用，因此应该考虑尽量减小s
