OFDM系统中新的同步与信道联合估计算法

提出了一种新的基于判决反馈的OFDM同步与信道联合跟踪算法。该算法提取出信道估计结果中包含的同步信息用于实现同步估计，并利用同步估计结果对信道估计结果进行修正，使其尽量逼近真实信道。仿真结果表明该算法在信噪比较大时可以获得较高的估计性能，具有计算量小和实现简单的优点。适当增加块长具有更强的抑制噪声的能力，但却减弱了信道的时变跟踪能力，因此块长的选择必须权衡考虑。
关 键 词 信道估计; 联合估计; 正交频分复用; 同步; 跟踪

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM) 系统对同步误差的敏感程度远远高于单载波系统[1]，除了在初始通信阶段需要对其进行捕获，还必须在后续的传输过程对其持续跟踪。现有的同步跟踪算法主要分为基于辅助数据法[2-3]和不基于辅助数据的盲估计法两类[4]。前者一般具有较高的估计精度，但降低了系统的频谱效率，对于对频谱利用率要求十分苛刻的无线通信非常不利；后者的估计精度要差一些，跟踪范围比较小，而且计算复杂度较高。基于判决数据的同步跟踪算法由于具有不降低频谱利用率且算法复杂度较低的优点受到了广泛关注[5-6]。然而，该算法的性能好坏主要由判决数据决定，而判决数据又受到信道估计结果的严重影响。同时，信道估计性能的好坏也与同步性能密切相关[7]，因此，将同步算法与信道估计算法相结合，能取得更好的估计性能。
目前的基于判决数据的同步跟踪算法大部分没有考虑信道估计结果的影响，要么假设信道估计结果没有对误码性能产生影响[5]，要么利用信道的时频域相干特性来抵消信道对同步估计的影响[8]。前者的假设与实际情况难以相符，后者则难以避免受到判决数据的影响。事实上，即使在时不变信道中，由于信道估计结果中包含了同步误差信息，当对接收信号进行了时间误差和频率误差纠正后，信道估计结果也应相应地进行修正，才能更好地跟踪信道的真实情况。基于这个思想，本文提出一种新的算法，在接收机已获得初始同步与信道估计的基础上，利用判决数据对系统时间误差、载波频率误差和信道进行联合估计。该算法分为三个步骤：(1) 利用前一时刻的同步与信道估计结果对当前符号进行解调与判决；(2) 利用当前时刻的信道初始估计结果对当前定时偏移(TO)和载波频率偏移(CFO)进行估计，并将其对信道初始估计结果进行修正；(3) 将同步与信道估计结果用于后续接收信号的同步与均衡，为下一次的估计做好数据准备。