OFDM系统信道估计技术研究

赵丽娟

摘   要：近年来我国的社会经济快速发展，随着国内经济发展水平的不断提升，无线通信事业也有了较快的发展。OFDM技术作为一项能够抗多途径干扰的通信技术，已经被多种通信标准所采用。但OFDM通信技术在实际的使用过程中一定程度上受到信道拥挤情况的影响，导致相关实际通信质量较低。因此，文章根据当前条件下我国OFDM通信技术的实际应用情况，重点对OFDM通信技术系统的使用原理及其相关内容，做出具体内容的论述。

关键词：正交频分复用技术;信道估计技术;原理与方法

1    OFDM技术的基本原理

无线信道与有线静态环境不同，在整个无线通信过程中，其自身是动态且不可提前预测的。正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）作为一项多载波调制技术，在当前条件下主要被运用于4G通信之中，其具体的系统实现框图如图1所示。而OFDM技术在实际的使用过程中，不仅能够抵抗多途径的信号干扰，而且能在一定程度上抑制ISI和ICI效应，不仅如此，OFDM技术的有效使用还能在一定程度上提高频谱的实际利用率。

2    OFDM系统信道估计技术研究

在快速时变的相关场景下，OFDM通信技术内部的相关通信信息也会不断发生变化，使在原有LTV信道中的相关估计算法无法顺利算出相应的信道冲激响应矩阵。因此，要想在快速时变的相关场景下高效地估计出相应的信道矩阵，就要在原有的基础上不断探索全新的OFDM系统信道估计方式。众多学者不断创新自身的研究方式和研究方向，最终提出了基于基拓展模型的信道矩阵估计方法。基拓展模型实际上指的是将一段时间内的信道时变特征模型，巧妙地使用基函数及其自身系数的线性组合进行描述。通常情况下，在对OFDM系统信道进行估计时，相关基函数的形式是已知且固定不变的。下面就对该方法的相关常用模型进行具体内容的论述。

2.1  复指数基扩展模型

复指数基扩展模型作为基扩展模型中较为常见的模型之一，在实际的模拟过程中，使用一组正交复指数形式的函数来充当其基函数。复指数基扩展模型在实际的模拟过程中，采用的是对多普勒频谱进行采样的方式，拟合出一个实际的时变信道特征。这种采样的方式在实际的使用过程中，由于不需要知道相关信道的具体统计特性，加之其整个操作过程及其基函数都较为简单且便于实现，最终使复指数基扩展模型成为当前条件下应用较为广泛的一种模型。但该模型由于受到自身基函数条件的限制，导致在对相关频域进行采样时往往会有一部分采集点超出原有的多普勒频谱，最终使超出频谱的这一部分无法真实准确地反映相关的实际问题。因此，在使用复指数基扩展模型进行实际的研究过程中，应尽量减小由于频率过高所引起的误差。

2.2  多项式基扩展模型

通常情况下，多项式基扩展模型的相关基函数是由泰勒级数展开后取近似值得到的，在实际的使用过程中，实际的估计准确性会随着多普勒扩展的增大而不断下降。虽然从形式上来看，多项式基扩展模型本身很好实现，但在实际的运用过程中由于受多普勒扩展相关内容的影响程度极高，所以其更加适用于相关通信信道时变性较小的场景之中。

2.3  离散卡·洛基扩展模型

离散卡·洛基扩展模型作为MMSE准则之下的最优扩展模型，在实际的使用过程之中需要清晰地了解相关通信信道的具体统计特性，并在通常情况下采用Jakes的信道模型对其进行仿真模拟，且在正常的模拟过程中其形状为U型谱。但在实际的模拟过程中由于相关操作误差的存在，导致其可能会出现一定形状上的偏差，而模拟形状上的偏差会在一定程度上影响实际的模拟过程，使整个模拟过程无法达到预期效果。

2.4  离散椭球基扩展模型

离散椭球基扩展模型是一种几乎能够适用于所有信道的估计方式，并且在实际的使用过程中受多普勒扩展的影响较小。所以无论多普勒如何变化，在实际的估计结果都拥有着较高的精确程度。虽然离散椭球基扩展模型自身的能量较为集中，对于多普勒变化的敏感程度不高，且几乎能够适用于所有信道，但其自身的估计性能有所下降，不及其他几种常见的估计方式。

3    BEM模型下的OFDM系统的信道估计

3.1  插入导频的结构

要想在快速时变的相关场景下，有效避免由于ICI带来的干扰，在实际插入导频结构时就要采用相等间隔导频簇的方式，从而最大限度保证其估计性能和准确程度的最优。

3.2  基于LS，LMMSE准则的估计值

基于LS，LMMSE準则对相关信道进行估值的具体步骤大概分为3步进行。首先，要在实际进行估计的过程中尽量采用多个相互正交的基函数与其系数相乘的方式，清晰地表示出时域信道的实际冲激响应。其次，通过特定的变换方式将等待估计的部分从整个部分中有效分离出来。最终，通过计算的方式得出相应的待估值数据，并对其进行合理的误差分析及仿真过程，其具体的信道估计算法流程如图2所示。

4    结语

综上所述，OFDM技术作为一种新型的无线通信技术手段，在实际的使用过程中不仅能够有效对抗多途径的干扰，而且在一定程度上能降低在信道估计过程中计算的复杂程度。近年来，随着我国社会的不断发展进步，人们对相关通信技术水平的要求也在不断提升，相关通信工作单位要想更好地满足人们的日常生产生活，在日后的实际工作过程中，应加强OFDM系统的信道估计技术水平，通过相关信道估计技术的使用，切实保障人们日常的通信需求。

[参考文献]

[1]任文成.基于EM算法的OFDM系统联合时变信道估计与信号检测技术研究[J].电子设计工程，2015（24）：1-4.

[2]任文成，秦建存，王栋良.OFDM联合信道估计与均衡技术研究[J].无线电通信技术，2014（2）：27-30.