基于IEEE802．16d的信道估计研究与仿真

摘 要：IEEE802．16d是一种可以提供高达70 Mb／s的峰值传输速率来支持不同Qosl类型的综合数据业务部署的固定宽带无线接入系统。首先介绍了基于IEEE802．16d的Wireless MAN一0FDM中的帧结梅形式，在分析了0FDM信道估计技术和插值算法后仿真了协议中的导频和前导在SUI信道模型下的估计性能。仿真了不同的估计算法和插值对系统的性能影响，从仿真结果可以看出前导的估计效果要优于导频，给出了系统导频估计的适用条件。
关键词：IEEE802．16d；OFDM；信道估计；插值

0 引 言
进入21世纪以来，随着互联网的迅猛发展和各种实时多媒体业务需求的增加，宽带无线技术将呈现巨大的发展潜力。而IEEE802．16d标准作为一种面向无线城域网(WMAN)固定宽带无线接入方案，以其优异的性能和广阔的前景而倍受关注。IEEE802．16于2004年出版了IEEE802．16d的固定宽带无线接入系统的标准。该标准的物理层定义了4种传输模式，分别是10～66 GHz频率范围内的Wireless MAN―SC，以及应用于2～1l GHz下的三种非视距(NOLS)模式：Wireless MAN―Sca，Wireless MAN―OFDM，Wire―less MAN―OFDMA。本文只讨论分析WirelessMAN―OFDM。由于无线信道不像有线信道那样固定并可预见，无线OFDM通信系统受无线信道的阴影衰落和频率选择性衰落影响比较严重，因此必须努力降低无线信道的影响，这就对无线OFDM系统的信道估计技术提出了很大的挑战，信道估计的好坏将直接影响到整个系统的性能优劣。本文在基于IEEE802．16d下分别以前导以及导频作为训练符号在SUI信道模型下进行了估计性能的仿真，并对仿真结果进行了分析研究。

1 Wireless MAN―OFDM中的帧结构
由于OFDM调制可以有效地抵抗无线信道的多径衰落，因此它被用于低于11 GHz的NLOS应用的Wireless MAN―OFDM和Wireless―OFDMA的物理层技术。OFDM物理层支持基于帧的传输，图1给出了其下行链路的帧结构示意图。

从图1可知，一个下行链路物理层的通信数据单元(PDU)分别由前导码，帧控制头(FCH)以及突发OFDM数据构成。前导码(preamble)主要用来做各种估计，它由两个连续的特殊OFDM符号组成，第一个OFDM符号仅使用序号是4的倍数的子载波，它的时域波形包括四个重复的64样值，前面是CP。第二个OFDM符号仅使用偶数子载波，它的时域波形包括两个重复的128样值，前面是CP。其时域结构图如图2所示。

在频域中，第一个OFDM符号频域数据由全频带prearnble的4倍数子载波数据得出，4次64序列的频域定义为：

其中全带宽前导的频域序列由协议中给出。在突发0FDM数据中，每个OFDM符号数据的IFFT点数为256点，即有256个子载波，分为三种类型的子载波，分别是：数据子载波用于传输数据。导频子载波(pi1ot)，每隔25个数据子载波有一个导频子载波，共8个，主要用于各种估计。空子载波，即直流子载波和保护频带，该类子载波不传输任何数据。OFDM符号的频域结构如图3所示。