TDS-OFDM系统的载波间干扰消除方法

2．2 信道估计方法

为了有效地进行ICI消除，必须有准确的信道估计作为基础。本小节给出了TDS-OFDM系统在时变信道下的信道估计方法，即如何得到。在TDS-OFDM系统中，每个信号帧包含了一个已知的PN头作为帧头，它被用作时域导频信号来进行信道估计。由于帧头长度相对于帧体长度小得多，可以近似认为信道在一个帧头的时间间隔内保持不变，记为hHead[l]，那么，接收到的帧头数据可以表示为

其中为发送的帧头向量(包括PN循环前缀、PN序列和PN循环后缀)。将接收到的帧头数据与本地产生的PN序列做时域相关可以得到帧头处的信道冲激响应估计，称之为信道粗估计，由下式表示：



根据得到的信道粗估计，通过延时和线性运算可以很容易得到have[l]和hdel[l]的估计，表示为：

其中：代表当前帧的信道粗估计；代表下一帧的信道粗估计。将式(20)和(21)带入式(5)就可以得到OFDM块内信道冲激响应hBidy[m,l]的估计。由于TDS-OFDM系统使用了时域导频的帧结构，才能利用PN头时域相关得到的相邻两帧的信道估计，进行线性内插得到块内的信道细估计。该信道估计的方法非常简单并且有效。

为了分析分析信道估计的性能，定义信道估计的平均归一化均方误差为



其中M代表仿真的OFDM块个数。

图5和图6分别给出了信道估计的归一化均方误差随信噪比和Doppler变化的仿真曲线。其中：PS代表本文中使用的信道估计和ICI消除方法；CS代表假定信道块时不变的传统方法,即假定jBody[m，l]=hHead[l]；AS代表假定信道块时不变的改进方法，即假定可以看出，当信噪比很低时，PS相对于CS和AS的信道估计性能优势并不明显，但随着信噪比增加，PS相对于CS和AS有着明显的性能优势，如在信噪比为20 dB时，PS相对于CS和AS分别有20 dB和13 dB的信道估计归一化均方误差性能增益。这3种方法的性能随Doppler频移的增加而恶化的趋势相似，当Doppler频移在40 Hz和200 Hz时，信道估计归一化均方误差性能有大约15 dB的差异。



3 仿真结果

仿真信道如表1所示，TDS-OFDM系统参数为：采样速率7．56MSPS，帧体数据长度3 780，帧体持续时间500 μs，子载波间隔2．O kHz，帧体调制方式16QAM，帧头长度420，PN序列长度255，PN序列循环
   

缀长度50，PN序列循环后缀长度115。对信干比、信道估计归一化均方误差和误比特率进行了系统仿真，仿真结果如图4-7所示。



从图4可以看出，使用了ICI消除后系统信干比相对于ICI消除前有大约20 dB的增益，这说明了该方法的有效性。从图5和图6可以看出，多普勒频移的增加会带来信道估计性能的恶化，同时本文提出的基于块内线性内插的信道估计方法的性能明显优于假设信道块时不变的传统方法。

图7给出了Doppler频移为60Hz以及120Hz时各种方法的误比特率随信噪比变化的曲线。可以看出，PS方法的系统误比特率性能要明显优于CS方法和AS方法，如在信噪比为30 dB、多普勒为60Hz时，CS、AS和PS的误比特率分别为0．02、0．001、0．000 2。当误码率在10-2时，PS方法相对于AS和CS方法有2 dB以上的误比特率性能增益。随Doppler频移的增加PS方法的性能恶化相对于CS和AS方法并不明显，对Doppler具有较强的鲁棒性，如当信噪比保持为30 dB、多普勒为120Hz时，CS、AS和PS的误比特率分别增加到0．2、0．0l、0．000 7。由于CS和AS方法都未考虑信道在一个OFDM块内的变化，忽略了信道时变带来的ICI的影响，相对于PS方法，必然会有性能的损失。



4 结 论

基于信道在一个OFDM块内呈线性变化的假设。本文研究了一种应用于TDS-OFDM系统的ICI消除方法。同传统方法相比，可以获得2 dB以上的误码率性能改善。同时，该方法的计算复杂度与传统方法相当，为o(N)。