OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)技術(shù)研究

趙麗娟

摘? ?要：近年來(lái)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，無(wú)線通信事業(yè)也有了較快的發(fā)展。OFDM技術(shù)作為一項(xiàng)能夠抗多途徑干擾的通信技術(shù)，已經(jīng)被多種通信標(biāo)準(zhǔn)所采用。但OFDM通信技術(shù)在實(shí)際的使用過(guò)程中一定程度上受到信道擁擠情況的影響，導(dǎo)致相關(guān)實(shí)際通信質(zhì)量較低。因此，文章根據(jù)當(dāng)前條件下我國(guó)OFDM通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，重點(diǎn)對(duì)OFDM通信技術(shù)系統(tǒng)的使用原理及其相關(guān)內(nèi)容，做出具體內(nèi)容的論述。

關(guān)鍵詞：正交頻分復(fù)用技術(shù);信道估計(jì)技術(shù);原理與方法

1? ? OFDM技術(shù)的基本原理

無(wú)線信道與有線靜態(tài)環(huán)境不同，在整個(gè)無(wú)線通信過(guò)程中，其自身是動(dòng)態(tài)且不可提前預(yù)測(cè)的。正交頻分復(fù)用技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）作為一項(xiàng)多載波調(diào)制技術(shù)，在當(dāng)前條件下主要被運(yùn)用于4G通信之中，其具體的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。而OFDM技術(shù)在實(shí)際的使用過(guò)程中，不僅能夠抵抗多途徑的信號(hào)干擾，而且能在一定程度上抑制ISI和ICI效應(yīng)，不僅如此，OFDM技術(shù)的有效使用還能在一定程度上提高頻譜的實(shí)際利用率。

2? ? OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)技術(shù)研究

在快速時(shí)變的相關(guān)場(chǎng)景下，OFDM通信技術(shù)內(nèi)部的相關(guān)通信信息也會(huì)不斷發(fā)生變化，使在原有LTV信道中的相關(guān)估計(jì)算法無(wú)法順利算出相應(yīng)的信道沖激響應(yīng)矩陣。因此，要想在快速時(shí)變的相關(guān)場(chǎng)景下高效地估計(jì)出相應(yīng)的信道矩陣，就要在原有的基礎(chǔ)上不斷探索全新的OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方式。眾多學(xué)者不斷創(chuàng)新自身的研究方式和研究方向，最終提出了基于基拓展模型的信道矩陣估計(jì)方法?；卣鼓Ｐ蛯?shí)際上指的是將一段時(shí)間內(nèi)的信道時(shí)變特征模型，巧妙地使用基函數(shù)及其自身系數(shù)的線性組合進(jìn)行描述。通常情況下，在對(duì)OFDM系統(tǒng)信道進(jìn)行估計(jì)時(shí)，相關(guān)基函數(shù)的形式是已知且固定不變的。下面就對(duì)該方法的相關(guān)常用模型進(jìn)行具體內(nèi)容的論述。

2.1? 復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型

復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型作為基擴(kuò)展模型中較為常見(jiàn)的模型之一，在實(shí)際的模擬過(guò)程中，使用一組正交復(fù)指數(shù)形式的函數(shù)來(lái)充當(dāng)其基函數(shù)。復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型在實(shí)際的模擬過(guò)程中，采用的是對(duì)多普勒頻譜進(jìn)行采樣的方式，擬合出一個(gè)實(shí)際的時(shí)變信道特征。這種采樣的方式在實(shí)際的使用過(guò)程中，由于不需要知道相關(guān)信道的具體統(tǒng)計(jì)特性，加之其整個(gè)操作過(guò)程及其基函數(shù)都較為簡(jiǎn)單且便于實(shí)現(xiàn)，最終使復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型成為當(dāng)前條件下應(yīng)用較為廣泛的一種模型。但該模型由于受到自身基函數(shù)條件的限制，導(dǎo)致在對(duì)相關(guān)頻域進(jìn)行采樣時(shí)往往會(huì)有一部分采集點(diǎn)超出原有的多普勒頻譜，最終使超出頻譜的這一部分無(wú)法真實(shí)準(zhǔn)確地反映相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。因此，在使用復(fù)指數(shù)基擴(kuò)展模型進(jìn)行實(shí)際的研究過(guò)程中，應(yīng)盡量減小由于頻率過(guò)高所引起的誤差。

2.2? 多項(xiàng)式基擴(kuò)展模型

通常情況下，多項(xiàng)式基擴(kuò)展模型的相關(guān)基函數(shù)是由泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)后取近似值得到的，在實(shí)際的使用過(guò)程中，實(shí)際的估計(jì)準(zhǔn)確性會(huì)隨著多普勒擴(kuò)展的增大而不斷下降。雖然從形式上來(lái)看，多項(xiàng)式基擴(kuò)展模型本身很好實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中由于受多普勒擴(kuò)展相關(guān)內(nèi)容的影響程度極高，所以其更加適用于相關(guān)通信信道時(shí)變性較小的場(chǎng)景之中。

2.3? 離散卡·洛基擴(kuò)展模型

離散卡·洛基擴(kuò)展模型作為MMSE準(zhǔn)則之下的最優(yōu)擴(kuò)展模型，在實(shí)際的使用過(guò)程之中需要清晰地了解相關(guān)通信信道的具體統(tǒng)計(jì)特性，并在通常情況下采用Jakes的信道模型對(duì)其進(jìn)行仿真模擬，且在正常的模擬過(guò)程中其形狀為U型譜。但在實(shí)際的模擬過(guò)程中由于相關(guān)操作誤差的存在，導(dǎo)致其可能會(huì)出現(xiàn)一定形狀上的偏差，而模擬形狀上的偏差會(huì)在一定程度上影響實(shí)際的模擬過(guò)程，使整個(gè)模擬過(guò)程無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。

2.4? 離散橢球基擴(kuò)展模型

離散橢球基擴(kuò)展模型是一種幾乎能夠適用于所有信道的估計(jì)方式，并且在實(shí)際的使用過(guò)程中受多普勒擴(kuò)展的影響較小。所以無(wú)論多普勒如何變化，在實(shí)際的估計(jì)結(jié)果都擁有著較高的精確程度。雖然離散橢球基擴(kuò)展模型自身的能量較為集中，對(duì)于多普勒變化的敏感程度不高，且?guī)缀跄軌蜻m用于所有信道，但其自身的估計(jì)性能有所下降，不及其他幾種常見(jiàn)的估計(jì)方式。

3? ? BEM模型下的OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)

3.1? 插入導(dǎo)頻的結(jié)構(gòu)

要想在快速時(shí)變的相關(guān)場(chǎng)景下，有效避免由于ICI帶來(lái)的干擾，在實(shí)際插入導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)時(shí)就要采用相等間隔導(dǎo)頻簇的方式，從而最大限度保證其估計(jì)性能和準(zhǔn)確程度的最優(yōu)。

3.2? 基于LS，LMMSE準(zhǔn)則的估計(jì)值

基于LS，LMMSE準(zhǔn)則對(duì)相關(guān)信道進(jìn)行估值的具體步驟大概分為3步進(jìn)行。首先，要在實(shí)際進(jìn)行估計(jì)的過(guò)程中盡量采用多個(gè)相互正交的基函數(shù)與其系數(shù)相乘的方式，清晰地表示出時(shí)域信道的實(shí)際沖激響應(yīng)。其次，通過(guò)特定的變換方式將等待估計(jì)的部分從整個(gè)部分中有效分離出來(lái)。最終，通過(guò)計(jì)算的方式得出相應(yīng)的待估值數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行合理的誤差分析及仿真過(guò)程，其具體的信道估計(jì)算法流程如圖2所示。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，OFDM技術(shù)作為一種新型的無(wú)線通信技術(shù)手段，在實(shí)際的使用過(guò)程中不僅能夠有效對(duì)抗多途徑的干擾，而且在一定程度上能降低在信道估計(jì)過(guò)程中計(jì)算的復(fù)雜程度。近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)相關(guān)通信技術(shù)水平的要求也在不斷提升，相關(guān)通信工作單位要想更好地滿足人們的日常生產(chǎn)生活，在日后的實(shí)際工作過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)OFDM系統(tǒng)的信道估計(jì)技術(shù)水平，通過(guò)相關(guān)信道估計(jì)技術(shù)的使用，切實(shí)保障人們?nèi)粘５耐ㄐ判枨蟆?/p>

[參考文獻(xiàn)]

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