高速移動環(huán)境的OFDMA的信道估計

楊建洪

現(xiàn)有的OFDMA信時變信道估計方法，是假設(shè)信道在某一符號內(nèi)平穩(wěn)、于幀內(nèi)逐符號時變，可以胡磊ICI影響，基于頻域插入的梳狀導(dǎo)頻對信道逐符號時變進行估計，在傳輸速率、終端移動速度提升期間，在一個符號間隔內(nèi)，信道的時變性會越來越明顯，打破信道在符號間隔中不變的假設(shè)，基于OFDMA各用戶的子載波集和中的非均勻?qū)ьl模式，可有效對信道在1個符號內(nèi)時變所引起的ICI分量進行估計。

1 高速移動下OFDMA信道估計計算方法

相比OFDM中的時域快變信道估計形式，OFDAM 有著很大的不同，可以運用信道實變頻域傳輸函數(shù)，即進行輔助估計，可有效避開時域處理，對頻域均勻?qū)ьl模式提出的需要。式1為定義表達式；

在這一情況下，可以重新對信道頻域的響應(yīng)矩陣表達式進行表示，如式2：

在m=f的情況下，信道頻域響應(yīng)矩陣：G矩陣的對角元素計算表達式如式3：

基于上述的分析，可以得出基于線性模型來實現(xiàn)頻域變信道估計的基本步驟：

步驟1：依據(jù)式1.基于導(dǎo)頻，獲取頻域的G傳數(shù)據(jù)正對角線上的p導(dǎo)子載波部位的估計值G=（p,p），雖然相比MMSE最小誤差，LS最小二乘法當(dāng)處于低信噪比的情況下效果不佳，但是勝在運算過程十分簡單，在考慮到接收端難以對信道的統(tǒng)計特性準(zhǔn)確獲取，且最小均方誤差MMSE的計算十分復(fù)雜，因此本次研究擦用LS估計準(zhǔn)則，此刻，符號導(dǎo)頻的LS最小二乘估計值可用式5表達：

圖1 基于相鄰符號輔助進行估計

2 實例應(yīng)用分析

OFDMA以上下行鏈路所具備的特點，定義了多種導(dǎo)頻圖案，且信道估計的方式也有所差異，差異在于上述第2章的步驟2和步驟3，本文以下行部分來使用子信道DL-PUSC簇結(jié)構(gòu)導(dǎo)頻圖案為例，分析算法的具體應(yīng)用。圖2為下行部分使用子信道簇結(jié)構(gòu)示意圖：

圖2 下行部分使用子信道簇結(jié)構(gòu)示意圖

DL-PUSC對子載波依據(jù)簇作為基本單位進行分配，每簇占用兩個連續(xù)符號，頻域上鎖占用的供給14個子載波，每簇僅可分布于除直流和保護邊帶子載波之外的頻帶，圖2中，黑色、白色原點代表的分別為導(dǎo)頻子載波、數(shù)據(jù)子載波，向用戶u依據(jù)信道特性所分配的每個簇，在頻域上呈不相鄰、不規(guī)則趨勢，雖然各簇中都有導(dǎo)頻分布的規(guī)則，但u所占用的簇內(nèi)導(dǎo)頻集合，仍然以非均勻的形式在頻域中分布。此刻，需要對簇i中符號1、符號2的信道進行響應(yīng)矩陣的估計，即，此刻，設(shè)i中符號的時變頻域傳輸函數(shù)：如式8：

此刻基于上述地2章節(jié)的步驟2和步驟3：

3 仿真結(jié)果研究

將本次提出的算法，與OFDMA時變信道估計算法進行對比，獲取MSE和SER（均方差、系統(tǒng)誤碼率）仿真結(jié)果，分析本次提出的在快速移動下的信道估計方法有效性，仿真階段，歸一化循環(huán)前綴CP的長度=1/16，數(shù)據(jù)子載波選用QPSK調(diào)質(zhì)方式，導(dǎo)頻子載波選用BPSK，仿真協(xié)議采用ITU-VA 6徑信道模型，表1為ITU M.1225車載A信道模型表；

表1 為ITU M.1225車載A信道模型表

圖3為均方誤差多普勒頻移曲線圖：

圖3 多普勒頻移曲線

如圖3,曲線1，曲線2為本次提出的估計方法，3,4為OFDMA時變信道現(xiàn)有估計算法，曲線1，3表示時變多徑頻率選擇性衰落，2.4代表著時變平臺信道，在 期間，相比3,4；曲線1,2誤差較低，說明本次提出的快速移動下信道估算算法性能較好，但是，在 的情況下，曲線1和3都存在誤差floor，該現(xiàn)象的原因是在多普勒頻移＜0.01期間，在1個符號間隔中的信道隨著時間會趨于平坦，此刻兩種方法差別很小，而這一誤差主要來自于步驟3的頻域插值誤差。在 情況下，本次提出的算法和OFDMA現(xiàn)有算法都會快速增加，原因是符號內(nèi)信道時變加劇，出現(xiàn)非線性的變化，此刻本次提出線性時變假設(shè)和現(xiàn)有算法提出的擬平穩(wěn)假設(shè)都不再成立，因此本文以線性模型提出的OFDMA快速移動信道估計方法具體的有效范圍在。

4 結(jié)語

本次研究，基于非線性模型日出了一種頻域快速移動下的信道估計算法，對信道在一個符號間隔內(nèi)快速移動時變階段造成的ICI影響，并通過仿真證明，在有效范圍是 的情況下，本次提出的算法性能優(yōu)與OFDMA現(xiàn)有時變信道估計算法。