导频和ICI

• 由于多径效应的影响，符号通过多径传输到达接收侧时 可能存在碰撞，即引起脉冲信号的时延扩展，产生符号 间干扰ISI。为了最大限度的消除符号间干扰，可以在 OFDM符号之间插入保护间隔，而且该保护间隔长度Tg一 般要大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多 径分量就不会对下一个符号造成干扰。 • 在这段保护间隔内，可以不插入任何信号，即是一段空 闲的传输时段。但在这种情况中，由于多径传播的影响， 则会产生信道间干扰(ICI)，即子载波之间的正交性遭到破 坏，不同的子载波之间产生干扰
• 从图中可以看出，给出了第一子载波和第二子载波的延 时信号。从图中可以看到，由于在FFT运算时间长度内， 第一子载波与带有时延的第二子载波之间的周期个数之 差不再是整数，所以当接收机试图对第一子载波进行解 调时，第二子载波会对此造成干扰。同样，当接收机对 第二子载波进行解调时，也会存在来自第一子载波的干 扰。
N , i, i L ,i ( L 1) N , i 0,1, L
N 1 L
（3）为防止边界效应的产生，再在一个 OFDM符号的第一个和最后一个子载波都应 该设置导频信号，并且，在一个OFDM帧的 第一个和最后一个OFDM符号里也都应该设 置导频信号。
基于块状导频的信道估计可以采用最小平方LS估计算法， 或者MMSE估计算法来实现。传输数据的OFDM符号沿 用前一个导频符号的信道估计值。块状导频插入方式往 往只在开始发送一些训练符号，估计出导频符号处的信 道信息将作为以后所有时刻的信道信息，直到下一个含 有导频信息的符号到来，这就要求信道在相当长的时间 内变化较小，甚至不变，即所谓准静止信道、慢衰落信 道(不考虑或者只考虑较小的多普勒频移)。 由此可见，块状导频方式较适合于恒参信道、WLAN信 道等，如果信道中有较大的多普勒频移，信道变化较快， 则不能选用块状导频插入方式。
常见的几种导频图案
（a）块状导频图案，即在一个OFDM符号（一个块）内的 所有子载波上均插入导频。这种图案对估计较强的频率选 择性衰减有很好的性能； （b）梳状导频图案，即在某些子载波的所有时间上均插入 导频。这种图案估计较强的时间选择性衰减有很好的性能； （c）导频在子载波上的位置按照升序排序，每次增加一个； （d）是一种智能的但是可以预先确定的图案。它是根据信 道的统计特性得出的，它在每个符号周期内的误比特率的 意义上来说，是最优的； （e）是一种方形的导频图案。其相邻导频在时间和频率上 是等间隔的； （f）是一种带旋转的导频图案。其导频在频率上的位置随 着时间的增加而增加。
Nf
Nt
Time
需要使用二维滤波信道估计等一系列算法， 算法复杂度较大，不能实时估计出本符号 的信道信息
块状导频结构的信道估计方法主要适用于 信道变化较慢的慢衰落信道，梳状导频结 构主要适于快衰落信道，以上两种导频结 构的频谱资源利用率都比较低，在速率要 求较高时难以得到广泛应用。在高速率通 信传输中，矩形导频结构因其较高的频谱 利用率应用最多。但该导频结构下的二维 滤波信道估计等一系列算法，不能实时的 估计出本符号的信道信息。
导频间隔 1. 导频间隔需尽量小，保证对信道的时变性与频率选择性 有较好的追踪 2. 导频间隔需尽量大，使系统开销较小。
Nt为导频的时间间隔，Nf为导频的频域间隔。 导频信号的分布可以看做对信道频率响应的二维采样频率 大于奈奎斯特频率，实际采样中考虑到噪声的影响，通常 采用两倍的过采样。
（1）关于导频的数量：在没有噪声的情况 下，OFDM系统N个子载波中任何L个作为导 频使用，都可以完整的恢复出信道信息，L 是信道的最大长度 （2）最优的导频位置：当噪声为AWGN （加性高斯白噪声）时，当L个导频在子信 道中均匀分布，位置为 时，可以得到信道信息的MMSE估计。 实际中一般导频插入数量较L大
需要使用二维滤波信道估计等一系列算法算法复杂度较大不能实时估计出本符号的信道信息time数据符号导频符号欲估计的信号点块状导频结构的信道估计方法主要适用于信道变化较慢的慢衰落信道梳状导频结构主要适于快衰落信道以上两种导频结构的频谱资源利用率都比较低在速率要求较高时难以得到广泛应用
• OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为多路 并行的低速数据流，在多个载波上同时进行传 输。对于低速并行的子载波而言，由于符号周 期展宽，多径效应造成的时延扩展相对变小。 当每个OFDM符号中插入一定的保护时间后，码 间干扰几乎就可以忽略。
在梳状导频结构下，导频信号在时域是连续的， 这种导频方式对信道的变化速度适应性较好， 可应用于信道变化较快的场合。 基于梳妆导频估计先根据LS算法进行导频处信 道估计，得到Hp，再根据不同的插值算法来估 计全部子信道的信道信息
图示为矩形导频图案。
Frequency
数据符号
导频符号 欲估计的 信号点
• 为了消除由于多径所造成的ICI，OFDM符号需要在其保护 间隔内填入循环前缀。这样可以保证在FFT周期内， OFDM符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也是整 数。这样，时延小于保护间隔Tg的时延信号就不会在解 调过程中产生ICI。
• 信道估计：无线信道通常都是多径衰减信道， 信号传播导致相位偏移和幅度变化。 • 符号定时：由于导频信号接收端事先知道，当 信号接收到导频的设计一般 有一下三个步骤： • 发送端导频信号的选择与插入方式； • 接收端导频位置信道信息的获取，可以采用LS， MMSE等算法； • 通过导频位置获得的信息，如何较好的恢复出 所有时刻、所以子信道的信息。