空时／频编码在OFDM系统中的应用

3.2 基于梳状导频的信道估计

假设Np个导频信号Xp(m)(m=0，1，…，Np-1)被均匀地插入到要传输的数据X(k)中，即N个子载波被分为Np组，每组含L=N／Np个子载波。

由式(8)容易看出，接收信号是Nt个发射天线发送信号的线性叠加，因此通常的LS频域估计算法并不适用。合理设计各发射天线处的导频，可将MIMO-OFDM信道估计问题转换为SISO-OFDM信道估计问题，实现起来简单而有效。

设对应于每一发射天线的导频数为Np，且满足NpNT<N。下面在频域和空域设计导频，则能满足不同天线导频位置的互相正交，其中Xp(m)(m=0，1，…，Np-1)表示第P个发射天线以载波P为起始位置、N／Np为间隔插入到每个OFDM符号中的导频信号。

由图1容易看出，对于某个特定的发射接收天线对，在导频位置不会受到其他天线发射信号的影响，即不存在天线间的干扰，从而，MIMO信道估计就可以转化为若干独立SISO信道估计问题。采用上述导频方案后，发射接收天线对(i，j)间导频信道的频率响应LS估汁式为：

得到导频位置的信道频率响应后，其他载波位置的信道响应就可以通过对相邻导频信道的频率信道进行内插来获得。

4 仿真分析

本文利用Matlab软件对箅法进行仿真。仿真采取双发单收的空时和空频分组码模式，OFDM系统带宽设定为800 kHz，子载波数日100，为了消除由多径引起的符号问干扰(ISI)，系统引入了循环前缀CP，其长度为40 μs，加上OFDM符号周期160μs，一个OFDM符号总长度为200μs。仿真使用六径瑞利衰落信道，多径时延设为[2 3 4 5 9 13]，信道Doppler效应采用Jakes模型构建，Doppler频移fD=200 Hz，并且不同发射接收天线对的信道衰落独立同分布，子载波分别使用QPSK和16QAM调制方式。

图2是STBC-OFDM通信系统(2×1)和仅OFDM通信系统分别在QPSK调制方式下的误码率性能曲线。图3是在相同条件下采用16QAM调制方式，单天线OFDM、STBC-OFDM和SFBC-OFDM的误码率曲线。

仿真结果表明，与仅OFDM的通信系统相比，采用STBC和SFBC发射分集的OFDM系统的误码性能有显著提高。从图3可以看出SFBC误码率低于STBC误码率，由于STBC解码时，假设在邻近几个OFDM符号周期内，信道传输矩阵近似不变，而在SFBC解码时只是假设在一个OFDM符号内邻近几个子载波的时刻，信道传输矩阵近似不变。因此，在快衰落信道中，SFBC比STBC性能更加优越。另外，从图2、3还可看到不同映射方式的优劣，存BER为10-2时，采用QPSK映射方式估计需要的SNR为11，采用16QAM映射方式需要的SNR为18 dB，既QPSK优于16QAM。因为在信号的平均功率相同的条件下，相邻星座点之间的最小距离越大，抵抗噪声等十扰的能力越强。显然，QPSK星座点之间的最小距离大于16QAM情况的最大距离，因而在QPSK中判错的可能性也最小。

5 结束语

空时编码和空频编码应用于OFDM通信系统后，在降低解码复杂度的同时，使系统性能获得很大的提高，采用STBC和SFBC发送分集技术，能有效改善移动通信系统的性能，克服频率选择性哀落，降低误码率，提高分集增益。同时，信道估计对于采用空时／频编码的MTMO-OFDM系统至关重要，本文进行信道估计时，采用的正交性导频没计大大降低了计算复杂度，实现简单。