接收分段均衡方法

正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在有線與無(wú)線通信系統(tǒng)中，成為新一代無(wú)線傳輸?shù)暮蜻x方案。OFDM信號(hào)通過(guò)逆快速傅里葉變換(IFFT)實(shí)現(xiàn)，接收端通過(guò)FFT恢復(fù)，故在實(shí)現(xiàn)上較為簡(jiǎn)單。但收端要求子載波間有較好的正交性，如果收發(fā)兩端頻率不是精確同步，或者接收端在高速移動(dòng)環(huán)境下產(chǎn)生多普勒擴(kuò)展，就會(huì)破壞接收機(jī)子載波間的正交性，產(chǎn)生載波間干擾(ICI)[1]。為了提高系統(tǒng)性能，需要采用精確的頻率同步方式，對(duì)殘余的頻率偏移進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)，對(duì)多普勒頻率擴(kuò)展也要有較好的處理措施。

對(duì)于收發(fā)兩端頻率不完全同步引起的頻偏或本振頻率漂移引起的頻偏，在一個(gè)相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)，可看成穩(wěn)定、靜態(tài)的。因此，可采取跟蹤、頻偏估計(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率同步[2~4]。當(dāng)進(jìn)行頻率同步和頻偏補(bǔ)償后，還有較小殘余偏差產(chǎn)生的載波間干擾，故采用載波間干擾消除方式來(lái)提高系統(tǒng)的信噪比。目前針對(duì)頻偏引起的ICI消除方式主要有頻域均衡、時(shí)域加窗、ICI自消除方案和選擇符號(hào)映射與部分序列傳輸?shù)姆椒╗5~8]，且都能取得較好的效果。對(duì)于接收機(jī)高速移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒擴(kuò)展，隨著移動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)環(huán)境的變化而變化，無(wú)法進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，只能用載波間干擾消除方法來(lái)提高接收機(jī)性能。將ICI自消除方案應(yīng)用于多普勒擴(kuò)展環(huán)境也能收到較好效果[7]，但需要用兩個(gè)或多個(gè)子載波傳輸一路數(shù)據(jù)，頻譜效率有較大的降低。文獻(xiàn)[9]提出了一種頻域均衡方法，具有較高的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，但性能提高較小，且只有在信噪比較高時(shí)才有效。針對(duì)快速移動(dòng)下的OFDM載波間干擾，本文將討論一種接收分段均衡方法。

分段均衡方法
將一個(gè)時(shí)變的OFDM符號(hào)分為多個(gè)子符號(hào)段，每一小段里的信道參數(shù)不變或變化量很小。具體操作如下：設(shè)OFDM的子載波數(shù)為N，將正確同步的OFDM時(shí)域符號(hào)在刪除保護(hù)間隔以后，切取長(zhǎng)度為N點(diǎn)的OFDM符號(hào)，并分為m段，每段長(zhǎng)度為N/m。將每一小段按原來(lái)在OFDM時(shí)域符號(hào)的位置前后補(bǔ)零，得到長(zhǎng)度為N的OFDM符號(hào)，再作N點(diǎn)FFT變換到頻域；用估計(jì)出的對(duì)應(yīng)于該段數(shù)據(jù)的信道頻域參數(shù)分別對(duì)其均衡，將均衡后的結(jié)果相加求和，再進(jìn)行判決，解調(diào)得到信源信號(hào)，其操作過(guò)程如圖1所示，圖中是將OFDM符號(hào)分為四段均衡，將接收到的一個(gè)OFDM符號(hào)經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換分成均勻的4段，按分段數(shù)據(jù)在原來(lái)OFDM符號(hào)中的位置前后補(bǔ)零到符號(hào)長(zhǎng)度為N，然后分別經(jīng)過(guò)FFT變換得到長(zhǎng)度為N的頻域數(shù)據(jù)；同時(shí)，將時(shí)域信道參數(shù)也分為四段，分別進(jìn)行FFT得到分段頻域信道參數(shù)H1、H2、H3、H4，然后用分段后的頻域數(shù)據(jù)與分段后的頻域信道參數(shù)分別進(jìn)行相除均衡，將均衡后的結(jié)果進(jìn)行合并，再送到調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。通過(guò)分段，減小了信道時(shí)變對(duì)載波間干擾的影響。

圖1 分段均衡示意圖