基于IEEE802．16d的信道估計研究與仿真

摘 要：IEEE802．16d是一種可以提供高達70 Mb／s的峰值傳輸速率來支持不同Qosl類型的綜合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)部署的固定寬帶無線接入系統(tǒng)。首先介紹了基于IEEE802．16d的Wireless MAN一0FDM中的幀結(jié)梅形式，在分析了0FDM信道估計技術(shù)和插值算法后仿真了協(xié)議中的導(dǎo)頻和前導(dǎo)在SUI信道模型下的估計性能。仿真了不同的估計算法和插值對系統(tǒng)的性能影響，從仿真結(jié)果可以看出前導(dǎo)的估計效果要優(yōu)于導(dǎo)頻，給出了系統(tǒng)導(dǎo)頻估計的適用條件。
關(guān)鍵詞：IEEE802．16d；OFDM；信道估計；插值

0 引 言
進入21世紀(jì)以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和各種實時多媒體業(yè)務(wù)需求的增加，寬帶無線技術(shù)將呈現(xiàn)巨大的發(fā)展?jié)摿?。而IEEE802．16d標(biāo)準(zhǔn)作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)固定寬帶無線接入方案，以其優(yōu)異的性能和廣闊的前景而倍受關(guān)注。IEEE802．16于2004年出版了IEEE802．16d的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的物理層定義了4種傳輸模式，分別是10～66 GHz頻率范圍內(nèi)的Wireless MAN―SC，以及應(yīng)用于2～1l GHz下的三種非視距(NOLS)模式：Wireless MAN―Sca，Wireless MAN―OFDM，Wire―less MAN―OFDMA。本文只討論分析WirelessMAN―OFDM。由于無線信道不像有線信道那樣固定并可預(yù)見，無線OFDM通信系統(tǒng)受無線信道的陰影衰落和頻率選擇性衰落影響比較嚴重，因此必須努力降低無線信道的影響，這就對無線OFDM系統(tǒng)的信道估計技術(shù)提出了很大的挑戰(zhàn)，信道估計的好壞將直接影響到整個系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。本文在基于IEEE802．16d下分別以前導(dǎo)以及導(dǎo)頻作為訓(xùn)練符號在SUI信道模型下進行了估計性能的仿真，并對仿真結(jié)果進行了分析研究。

1 Wireless MAN―OFDM中的幀結(jié)構(gòu)
由于OFDM調(diào)制可以有效地抵抗無線信道的多徑衰落，因此它被用于低于11 GHz的NLOS應(yīng)用的Wireless MAN―OFDM和Wireless―OFDMA的物理層技術(shù)。OFDM物理層支持基于幀的傳輸，圖1給出了其下行鏈路的幀結(jié)構(gòu)示意圖。

從圖1可知，一個下行鏈路物理層的通信數(shù)據(jù)單元(PDU)分別由前導(dǎo)碼，幀控制頭(FCH)以及突發(fā)OFDM數(shù)據(jù)構(gòu)成。前導(dǎo)碼(preamble)主要用來做各種估計，它由兩個連續(xù)的特殊OFDM符號組成，第一個OFDM符號僅使用序號是4的倍數(shù)的子載波，它的時域波形包括四個重復(fù)的64樣值，前面是CP。第二個OFDM符號僅使用偶數(shù)子載波，它的時域波形包括兩個重復(fù)的128樣值，前面是CP。其時域結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

在頻域中，第一個OFDM符號頻域數(shù)據(jù)由全頻帶prearnble的4倍數(shù)子載波數(shù)據(jù)得出，4次64序列的頻域定義為：

其中全帶寬前導(dǎo)的頻域序列由協(xié)議中給出。在突發(fā)0FDM數(shù)據(jù)中，每個OFDM符號數(shù)據(jù)的IFFT點數(shù)為256點，即有256個子載波，分為三種類型的子載波，分別是：數(shù)據(jù)子載波用于傳輸數(shù)據(jù)。導(dǎo)頻子載波(pi1ot)，每隔25個數(shù)據(jù)子載波有一個導(dǎo)頻子載波，共8個，主要用于各種估計。空子載波，即直流子載波和保護頻帶，該類子載波不傳輸任何數(shù)據(jù)。OFDM符號的頻域結(jié)構(gòu)如圖3所示。