WiMAX物理层系统架构及其抗快衰落算法研究.doc

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1、上海大学 20072008学年春季学期研究生课程考试课程名称： 电子科学与技术进展 课程编号： 071000905 论文题目: WiMAX物理层系统架构及其抗快衰落算法研究 研究生姓名: 石 强 学 号: 07720763 论文评语:成 绩: 任课教师: 评阅日期: WiMAX物理层系统架构及其抗快衰落算法研究摘要：随着信息产业的飞速发展，通信技术和计算机技术的融合已成为必然趋势，全球通信产业呈现出移动化、宽带化、PI化的趋势。IEEE802.16e的出现正好迎合了这样的发展趋势，基于EIEE802.16e的WiMAX技术兼具了移动、宽带和PI化的特点，是一种很有发展潜力的无线接入技术。WiM

2、AX是IEEE提出的一种基于802.16标准的解决方案，它是一种无线宽带接入技术，可以提供高达70Mbit/s的数据传输速率，而且可以支持一定的移动性和基于VoIP的语音业务。WiMAX主要为固定、便携或者低速移动的用户提供接入服务，满足热点地区的高速数据业务的需求，但现阶段WiMAX并不支持高速移动下的无缝漫游。本文首先简要介绍WiMAX技术及其参考模型和关键技术，然后对WiMAX的发射机和接收机工作过程进行了详细描述，分析了该系统物理层的基本原理，在此基础上，构建了一个典型的Wireless WiMAX-OFDM系统仿真模型与框架，给出了系统性能的基本仿真结论。该系统仿真模型与框架对WiM

3、AX系统的优化设计、缩短系统的开发周期具有十分重要的意义。对于整个WiMAX基带通信平台，在设计整个FIR滤波器过程中可以充分的体现整个平台的优秀架构所带来的算法实现设计的便利。基于matlab仿真软件，在NLOS 环境下的802.16 OFDM PHY 的基带模型后仿真，为后续的系统层计算机仿真和多用户模式计算机仿真提供了良好的理论基础，为FPGA/DSP 设计提供了技术参考 其次，在移动通信系统中，由于衰落和多普勒效应，需要不断跟踪信道参数变化,就需要进行信道估计。于是还结合了WiMAX技术，研究了衰落信道模型及算法，并对算法进行了仿真，给出了衰落信号的仿真结果。仿真了一些典型的信道估计算

4、法，并给出了仿真结果。还从技术、应用和市场的角度对WiMAX与3G等现有网络进行了分析比较，指出现阶段它们各自的技术特点、应用场所及目标用户。两者的最终发展目标是趋同的，都是要实现无线接入的宽带化和移动化，最终两者的竞争将不断扩大。最后总结了所研究的内容，并指出了下一步的研究工作。关键字: 全球微波接入互操作性；物理层；正交频分复用; 快衰落；信道估计Research on system architecture of the physical layer in WiMAX and its anti-fast fading AlgorithmAbstract：With the fast dev

5、elopment of information industry, the integration between communication technology and computer technology has become is an inevitable trend. the trend of Mobile, broadband, PI are Shown in the global mobile communications industry. IEEE802.16e meet the emergence of such a development trend precisel

6、y WIMAX systems which based on IEEE802.16e standard hold all the traits of Next Generation Mobile Communication systems. Therefore, Mobile WIMAX is a very Promising Broadband Wireless Access technology. WiMAX which based on the IEEE 802.16 standard-based solutions, is a wireless broadband access tec

7、hnology that can provide data transmission rates of up to 70Mbit/s.Moreover, it can support mobile and VoIP-based voice business. WiMAX is mainly fixed, portable or mobile users with low-speed access services, the hot-spot areas to meet the needs of high-speed data. However, at present, high-speed m

8、obile WiMAX does not support the seamless roaming. Firstly, this paper gives a brief introduction about WiMAX and its reference model and key technology. Then it describes the operation procedure of the WiMAX transmitter and receiver，analyses the basic principle of the system physical layer，and on t

9、his base,a typical Wireless WiMAX -OFDM system simulation model and framework are designedThe system simulation model and framework may help to deeply research and discuss the Wireless WiMAX-OFDM system and is very important for the optimized design of WiMAX system and also shortening the system dev

10、eloping cycleThe entire design process of the FIR filter can embody the convenience in algorithm realization，which is resulted from the excellent framework of the whole platform. The channel simulation of 802.16/WiMAX on NLOS communication environment using MATLAB is studied. By simulating the base-

11、band model based on 802.16 OFDM PHY, it evaluates the major capabilities with different modulate modes. The study offers theory base for computer simulate in system layer and technical reference for FPGA/DSP design. Secondly, in mobile communication system, channel estimation and tracing method is n

12、eeded to track channel parameters due to the channel fading and the Doppler effect. Then a fading channel model and the algorithm are given and the algorithm which anti-fading channel is simulated. The simulation results and the input signal processed by the channel are given. Some typical channel e

13、stimation algorithms are simulated, and the simulation results are given. And compares WIMAX with the 3G in the aspects of technologies, application and market, it points out that they have different technology characters, application environments and aiming users. The ultimate goal of both is the c

14、onvergence of development, are to achieve the broadband wireless access and mobile, and eventually the two will continue to expand the competition. Finally, the paper sums up the contents of the study and pointed out the next step of research.Key words：WiMAX; Physical Layer; OFDM; Fast fading; Chann

15、el estimation 1、 引言随着通信技术的日新月异和市场的需求，高速有效的宽带无线服务已迫在眉睫。现今，简单的语音，低数据率业务已经无法满足需求，无线宽带移动化与高速高效化已成为3G的发展趋势。2007年10月19日下午，在日内瓦召开的国际电信联盟(ITU)无线通信(Radio Assembly)全体会议上无线宽带技术WiMAX正式成为3G标准 。于是，WiMAX就与WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA并列为四大3G国际标准。WiMAX宽带无线技术现已作为一种有效的宽带接入网解决方案得到了全球移动产业的认可。另外，由于快衰落一直是蜂窝移动通信研究的重点。其实，无线通信中的很

16、多研究工作也都是围绕着如何抵抗信道衰落这一问题而展开的。为了从接收信号中恢复被传输的原始信号，必须要有合乎实际的高效算法来处理接收信号。在大多数这类算法中，对信号传输的信道进行正确的估计是最为关键的技术。无线通信的快衰落信道估计问题是信息与通信处理领域中经典问题， 目前，WiMAX支持的速度只有120km/h，随着磁悬浮、高速铁路等交通工具的大力发展，移动速度超过120km/h的移动终端将会大量使用，如何实现高速移动终端的高效接入是一个严峻的挑战。由于移动信道中接收信号的快衰落是影响通信质量的主要因素, 因此，如何有效地抑制高速移动环境下信道的快衰落效应就成为现代移动通信技术中最重要、最关键的

17、问题之一，研究和实现在高速移动通信中的高效信道估计技术有着十分广泛而诱人的应用前景。2、 WiMAX简介WiMAX（World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性）是基于IEEE 802.16e协议的一种3G标准。WiMAX作为一种新兴的面向无线城域网（WMAN）的宽带高速接入方案，以其优异的性能备受关注。它比传统的GSM、IS95、WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等都具有更多的优势，是传统3G基站覆盖面积的10倍，并能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”的高速连接性，为高速数据应用提供了更出色的移动

18、性。 国际电气电子工程师协会（IEEE) 根据无线宽带接入网的传输距离将它们分成四类，分别是无线个域网WPAN (wireless personal area network)、无线局域网（WALN）、无线城域网（WMAN)和无线广域网(WMAN)。表1.1给出了各类接入网的一些具体技术数据。 WiMAX 作为一种低成本高效的业务，已经于07年开始投入商用，已有英国电信，法国等生产的技术比较先进的产品开始运用。2.1.物理层研究对象 物理层（PHY) 是空中接口的最底层，是保证上层运用的基础，通信系统的革命性 质变和进步 就是表现在物理层，可以说物理层就是真正的技术。PHY 主要涉及到无线调制

19、技术，带宽与工作频率，信源和信道编码，帧检测和判决，频偏估计与校正，同步技术及信道估计等模块，也就是主要对无线发送机和接收机的系统设计。考虑下层芯片的支持与直接上层MAC层的协议融合，怎么样去按照实际的通信环境来设计一个有效的通信系统便是物理层的主要研究内容。 WiMAX物理层的关键技术是正交频分复用 (OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing), 是一种频谱复用，频域分集的思想。在这种多载波并行传输技术中，信道被分成N个子信道，每个子信道可以单独的传输数据而不发生干扰。与之前的FDM 等传统的技术相比， OFDM技术的频谱利用率很高、抗多

20、径干扰与频率选择性衰落能力强、采用了动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率、运用MIMO技术等很多独特的优点而成为新一代无线通信系统的最优调制方案之一，与传统多址技术结合而成的OFDMA技术也已成为新一代无线通信系统多址技术方案。 OFDM/ OFDMA一直被看做为B3G和4G的技术，所以，实际上， WiMAX是用4G技术来做3G。那么WiMAX物理层的研究就有很多的挑战，技术成熟度还不是很好，所以WiMAX物理层便一直就是3G先进技术致力于研究和实践的核心。2.2 WiMAX 的物理层技术特点： (1) 在物理层采用正交频分复用，实现高效的频谱利用率。 (2) 双工方式：支持时分双工(TD

21、D)、频分双工(FDD)，同时也支持半双工频分双工(HFDD)。FDD需要成对的频率，TDD则不需要，而且可以实现灵活的上下行带宽动态分配。半双工频分双工方式降低了终端收发器的要求，从而降低了对终端收发器的要求。(3)可支持移动和固定的情况，移动速度最高可达120 km/h。 (4)带宽划分灵活，系统的带宽范围为1.25 MHz20 MHz。WiMAX规定了几个系列的带宽：1.25 MHz的倍数系列、1.75 MHz的倍数。 (5)使用先进的多天线技术提高系统容量和覆盖范围。 (6)采用混合自动重传(HARQ)技术。混合自动重传操作中融合了前向纠错(FEC)的功能，使得每一次分组包的发送操作都

22、能够为最终的正确解码做出贡献。 (7)采用自适应调制编解码(AMC)技术。AMC根据接收信号的质量，随时调整分组包的调制、编码方式、编码速率，使得系统在能够达到足够的可靠性的基础上，使用尽可能高的数据传输速率。 (8)采用功率控制技术，目标是最大化频谱效率，而同时满足其他系统指标。 (9)采用先进的空时编码（STC）技术增加通信质量，扩大覆盖范围。从先进国际移动通信和下一代移动网络的技术需求来看，未来移动通信的传输速率要求达到百兆比特位每秒甚至吉比特位每秒，目前的IEEE 802.16e中最高的物理层速率是75 Mb/s，为了能够在保证通信质量的同时达到很高的数据速率，在未来的标准演进中，必须

23、对物理层的关键技术进行有效的演进。3、 WiMAX 物理层系统的架构 3.1 WiMAX物理层系统架构原理 WiMAX采用正交频分复用(OFDM)技术有效地解决NLOS覆盖问题，WiMAX OFDM 信号的优势在于，即使发生大的NLOS传播延迟也能工作。OFDM信号由多路窄带正交载波组成，选择性衰落只发生在载波的子集，相对容易补偿。 WiMAX在高数据率传输下能够有效地克服传播延迟、多径及ISI，因而可以提供真正NLOS覆盖能力。下页的图1对比了OFDM信号和单载波信号，及接收机在各模式下的接收信号。 图1- OFDM信号和单载波信号的对比基于802.16e协议的基带无线收发系统的结构连接方式

24、，WiMAX物理层基带系统如下图2：图2-WiMAX物理层基带系统3.2 各模块设计与理论推导 3.2.1 滤波器的结构设计 对于发送滤波器的优化结构，我们可以将 过采样、FIR、变频三个模块结合在一起实现。如下示发送滤波器结构：图3-发送滤波器结构接收和发送滤波器的结构设计思路是一样的。下面首先以发射机为模型进行介绍。对于发射机，数据流首先进行4倍过采样，即在输入的每个信号中间插入3个0就实现了4倍过采样。然后将数据通过内插FIR滤波器。假设I路输入数据是:x(0)，x(1)，x(2)，x(3)，x(4)x(n):那么经过4倍频后变成x(0)，0，0，0，x(l)，0，0，0.x(n)，0，

25、0，0。Q路输入数据是: y(0)，y(l)，y(2)，y(3)，y(4)y(n)，那么经过四倍升采样内插后变成y(0)，0，0，0，y(l)，0，0，0.y(n)，0，0，0 ，两路同时经过内插FIR滤波器，假设输出分别是I(0)，I(l)，I(2)，I(3)和Q(0)，Q(l)，Q(2)，Q(3)。再分别与cos(wt)和sin(wt) 信号相乘进行上变频，由于采用了4倍采样率，同时中频采用采样率的l/4，将cos(wt)和sin(wt)采样在0，90，180和270度上，则可以采用矩阵l，0，-l，0 和0，l，0，-l来表示cos(wt)和sin(wt)。数据与l，0，-l，0，0，l

26、，0，-l相乘后相加，可以得到I(0)，Q(l)，-I(2)，-Q(3).，以此类推。 根据802.16e的协议，其中的FIR滤波器是64阶的均方根升余弦滤波器，滚降系数为：27/128。这里就采用4个16阶的FIR来并行设计，这样在效果不变的情况下，处理效果也是比较好的。设计框图如下： 图4-滤波器设计加上其他的子函数程序进行仿真后，仿真结果图如下：图5-滤波器仿真结果图3.2.2 帧结构时隙的设计 IEEE 802.16e物理层定义了几种双工方式：TDD、FDD和HFDD。这几种方式都使用突发数据传输格式，这种传输格式支持自适应的突发业务数据，传输参数(调制方式、编码方式、发射功率等)可以

27、动态调整，但是需要媒体访问控制(MAC)层协助完成。在TDD模式下，每个物理帧长度固定，上下行的切换点可以自适应调整，下行在先，上行在后，这样杜绝了上行方向的竞争。同时，上下行和下上行子帧之间可以插入收发时隙，以留出必要的保护间隔。资源的调度和分配可以在基站(BS)上集中控制，使得信道可以灵活地全部用于上行或下行 。 WiMAX链路第一帧的帧头前加入了一个前导码 （Preamble），如下图所示。此preamble主要用于多小区实施方案中的各种估计，基站间相对位置的计算，及获得邻近基站接收信号的功率和质量等信息。图6-前导码（Preamble）的加入3.2.3 天线分集 未来的多天线技术应用模

28、式必将是灵活多变的，主要多天线的应用模式包括：(1)接收分集(单输入多输出时) (2)波束形成(多输入单输出时) (3)空时编码(多输入多输出时)未来的通信系统中，终端会走向多样化，部分终端可以拥有多根天线，这样通信链路的上下行均可实现多输入多输出(MIMO)，MIMO示意图如图4所示。空时编码是MIMO的主要应用形式之一，正交的空时分组编码可以获得满分集增益，空时网格编码不仅能够获得部分的分集增益，同时也能够获得编码增益 (4)智能天线(先进的多天线系统) 3.2.4 信道编码 信道编码技术在无线通信中是必不可少的，通过信道编码 (纠错码)实现差错控制是高速通信中的关键技术之一。802.11

29、d/e标准采用了RS分组码、卷积编码、卷积Turbo码、分组Turbo码、低密度稀疏检验矩阵码(LDPC)等纠错编码技术。 LDPC作为一种新的纠错编码的方法，是一类可以用非常稀疏的奇偶校验矩阵定义的线性分组码，已经成为了下一代卫星数字视频广播标准(DVB-S2)的一项关键技术。如果在WiMAX中应用LDPC码，由于LDPC码有很好的抗衰落性，编码增益很高，接收机在较低的信噪比情况下仍然可以拥有较低的误码率，可以使覆盖范围得到提升。 3.3 物理层系统的总体架构本次系统架构的仿真没有涉及信道编码，只是考虑了物理层系统的简化模型，这些很多先进的技术将在随后的研究中得到完善。图7-物理层系统的简化

30、模型图8-系统的仿真 (先看看前30个点的输出对比)下图是用QAM 和OFDM对发射机，接收机和噪声信道的总体仿真图9-QAM 和OFDM系统的误码率对比)可以看出OFDM的系统性能较好，简化的架构模型基本成功。3.4 物理层系统架构总结主要研究了WiMAX物理层的 核心系统架构，简要阐述和系统架设有关的IEEE802.16e物理层协议规范,着重讲解了几个细节的功能模块，包括对发射机结构和接收机的说明, 给出符合标准的系统仿真模型,然后对现有的调制技术作比较仿真,验证了性能,得出有助于实际问题解决的一系列结论 。4、 WiMAX 抗快衰落算法研究快衰落 (fast fading )也叫小尺度衰

31、落（small-scale)，是指当接收点没有直射波信号时，仅有许多多径信号，各径信号彼此独立且没有任何一径信号占支配地位，而且还有天线的位置因素，就表现为接收信号的幅度和相位快速起伏，在接收端就很难估计了。 快衰落可以分为三类：空间选择性快衰落，时间选择性快衰落和频率选择性快衰落。选择性是指在不同的空间，不同的时间，不同的频率上的衰落特性是不相同的。快衰落还具体表现为多径多普勒效应，严重影响通信质量。近几十年来，针对不同的通信系统，各类抗快衰落方法得到较大的发展。但在高速移动的环境下，无线移动通信系统所涉及的信道为多径时变快衰落信道，其接收信号的幅度和相位随时间发生随机快速变化1，这种条件下

32、的快衰落信道估计技术也就成了无线通信技术中最困难的技术之一。为了满足人们对传输速率日益增长和高速移动性的要求，WiMAX为移动通信网络提供“最后一公里”的高速宽带接入移动通信业务，其可支持的移动终端的移动速度最高可达120 km/h。但在高速移动的车载环境下，移动终端以120 km/h以上速度移动时，移动终端与基站间的高速相对移动会使WiMAX网络由于多径多普勒效应等信道快衰落的影响而导致移动通信系统的性能严重恶化，其通信近乎中断。为解决WiMAX可支持的移动速度在120 km/h 以上，就必须要发展高效的抗信道快衰落技术，本研究课题就是针对这一研究目标而提出的，该项研究具有很重要的现实意义。

33、4.1 抗快衰落原理 实际上，很多研究表明：利用插值技术可以有效地削弱由高多普勒频移导致的性能损失。研究者们已经提出了很多基于线性插值，二阶插值和高阶插值的信道估计方法。同时，也有很多研究集中于性能更优的算法，比如Kalman滤波算法，最大似然准则算法和基于移动终端速度测量的算法。然而由于实现复杂度过高，这几种算法并没有被采用到无线通信系统的设计中。在实际中，基于插值的信道估计方法通常被认为是抵抗信道衰落的一种有效并且复杂度相对较低的办法，而其中的基于导频(Pilot)插值的信道估计方法在抵抗信道快衰落方面有着较为优越的性能。4.2 典型的抗快衰落算法 目前，基于导频信号辅助的信道估计的算法有

34、：LS(最小二乘)、LMMSE(线性最小均方误差)、ML(最大似然)估计算法。基于导频辅助的信道估计也可以根据导频序列的不同放置位置和工作方式可以将它们分为3类：时分复用导频估计(TimeMultiplexing Pilot，TMP)、连续导频估计(OverlayPilot，OP)和超叠加导频估计(SuperImposed Pilot，SIP)。 由于导频信道测量、带宽资源分配、切换判决和功率控制等自适应优化算法9-11 都必须依赖于对多普勒频移的有效估计，那么多普勒频移的估计也就成为抗快衰落技术的一个关键问题。近年来对如何克服多普勒频移、位定时的捕获和跟踪提出了很多算法。 目前，研究信道快衰

35、落处理方法正受到广泛的关注，一些在跟踪能力，内存需求，计算量等方面性能各异的有效的抗信道快衰落算法得到了迅猛地发展，比如差分酉空时调制(Diferential Unitary Space-Time Modulation，DUSTM) 15-16算法在实际中得到了较有效地应用。事实上更为一般的非相干通信算法方法已经被人们开始研究，尤其是在考虑空间相关环境下的情况下。 信道的多普勒频移是信道参数变化快慢的标志，移动终端的移动速度越快，多普勒频移越大，信道参数变化越快。例如在载频为3.5GHz，移动台移动速度为150kmh的情况下，多普勒频移达486Hz，而大的多普勒频移将造成信道的更快衰落。此时，

36、传统的差分酉空时调制算法的匹配滤波器输出信号能量很低，严重影响扩频地址码的捕获，故在快衰落信道中可能根本无法工作， 因为在该算法中，其接收端接收到的信号为 ： 在实际应用时会碰到如下问题： 1. 信道的准静态假设的条件并不符合实际要求， 信道分离矩阵无法有效地选取。这些都直接关系到算法收敛的速度，甚至稳定性问题，大多数文献也就是简单地把它取为统计白化矩阵，大大地影响学习效率。 2. 在严重多普勒频偏下，发射增益和分集增益不能合理的选取。 3. 快衰落信道模型应该在实际中加以改进才可以比较好的符合系统设计。差分酉空时调制在恶劣的高速移动环境下无法获得满意的性能。 要使这些算法真正能应用于高速移动

37、WiMAX终端，以上这些问题就必须得到解决。再加上WiMAX系统正交频分复用（OFDM）中多址接入符号的分布，也将造成信道估计算法的误码率的增大。很明显，我们必须要探索全新的方法来实现较大的多普勒频率估计和更快衰落信道的跟踪，以实现高速移动环境下信道均衡。4.3经典算法仿真 对于在接收端的信源分离处理中，典型的分离算法有很多，如比较常用的基于最大信噪比的信源分离算法，也是一种盲的算法处理思想。下面来具体研究一下这种算法：设 ，为N维数据向量，n个信道，T个采样点。H为阶瞬时线性混合矩阵，则有： 分离矩阵W，则通过信道后的输出：首先确定以最大信噪比维准则，那么就以学习的方式来确定分离矩阵W的估计

38、，则信噪比为：当对随机过程滑动平滑时式中，,两边系数归一化后，对白化矩阵W求梯度：取其极值点并化简得：可以看出就只有两个参数，那么也就可以对信源进行估计了，下页的图是这种最大信噪比的信源分离算法仿真的性能图。仿真时，我取的SNR=5，可以看出，在这种算法的精确度还不是很高，但对于特定的系统用来做信源处理时效果还是可以的。图10-最大信噪比的信源分离算法仿真的性能图 4.4 快衰落效应的实验仿真4.4.1 衰落分布 WiMAX信道中，各径小尺度衰落的包络分布服从Rice分布。该分布的信道冲击响应为非零均值复高斯随机过程，即除了零均值高斯随机的多径分量外，还叠加了一个LOS静态分量。形成Rice型

39、分布的原因是传播介质中有许多固定的散射体。Rice分布的概率密度函数为 其中，参数A为LOS分量的幅度，I(t)为零阶第一类修正贝塞尔函数。Rice分布中最重要的参数是K因子，它定义为LOS分量功率与零均值多径分量的平均功率之比： K =A/2当A=0时，K=0，Rice分布就成为Rayleigh分布。在BWA环境中，由于传播环境基本都是NLOS，所以只有很小一部分径具有K因子，其它均是Rayleigh分布。信道的深衰落是快衰落效应的一个表现。下面仿真了Rayleigh信道的深衰落图。图11-Rayleigh信道的深衰落图4.4.2 多径效应 在NLOS环境中，发送信号通常会经过多条路径到达接

40、收天线，这在信道离散冲击响应模型中表现为多个独立的、具有不同时延的冲击信号, 信道的频率响应有很强的幅度相关性。并且间隔大于信道相干带宽B时的信道响应则会产生频率选择性衰落。 WiMAX中采用的时延功率谱模型为脉冲尖峰加指数衰减模型。多径的直接影危害就是会引入码间干扰。下面来仿真多径信道的信息传输。其信道传输函数为：本实验按第二径的相对强度 服从瑞利分布，、 服从均匀分布 来做的实验仿真，可以比较不同系数下的性能。如下第1组图示： （a） （b） （c）第2组图如下： （d） （e） （f）图12-多径仿真图仿真时的数据比较：对应的幅度系数，延时，随机相位分别是：第1组：a, tao, phi

41、= 0.9715,0.2030,0.2556第2组：a, tao, phi= 1.1721, 0.0010, 4.7330 4.4.3 频偏估计针对波间干扰，在接收端的FFT运算之前必须对频率偏差进行估计。在衰落信道中用长前导的自相关可以来处理。在算法上可以用Cordic算法 来跟踪和估计偏差。Cordic算法是一个用于各种基本运算的著名迭代算法，可以大大提高运算效率。其算法推导： 则有：双步分解得：算法实验仿真，性能图如下页：图13-Cordic算法性能图4.4.4 插值算法 对于快衰落的衰落数据，要进行插值补偿。主要介绍最简单的chebyshev插值的仿真。图14-chebyshev插值4

42、.5 小结为了有效克服快衰落的影响，必须有可靠的信道估计。在WiMAX 系统中，我们的对快衰落的处理思想是如果用户在某个子信道上存在深衰落，就把用户的信息传输避开这个子信道，把功率主要集中在状态更好的子信道上。还可以通过将OFDMA技术与AMC技术相结合，根据地理位置来选择子信道，从而减少甚至消除衰落的影响。实际上，可以采用自适应最大多普勒频移估计方法 ，使用频域差分方法跟踪信道变化，采用多速率二维采样理论优化信道估计性能 。但是这些在技术上实施还是很困难的，一直还没有什么比较好的方法来估计信道的衰落特性。5、总结与展望本文对Wimax的物理层进行了相关的架构，表明系统的良好性能。还研究了其快

43、衰落的基本原理，并介绍了相关算法，对一些经典的算法还做了仿真。在大多数这类算法中，对信号传输的信道进行正确的估计是最为关键的技术。实际上，如何实现高速移动终端的高效接入是一个严峻的挑战。由于移动信道中接收信号的快衰落是影响通信质量的主要因素, 因此，如何有效地抑制高速移动环境下信道的快衰落效应就成为现代移动通信技术中最重要、最关键的问题之一。下一步的研究中，将在算法设计和仿真时，结合WiMAX系统物理层的OFDMA多址接入方式，采用Jakes无线SUI信道模型，考虑多普勒频移的影响，研究现有一些成功的算法在实际应用中需要解决的基本问题，我们将从全新的观点去研究快衰落效应的机理和方法，建立3G高

44、速移动信道估计理论，从MIMO-OFDM方面去研究相关的抗快衰落算法的性能，并不失时机的寻求更新的有效算法。 将研究在FBWA信道的小尺度模型下的频选高多普勒处理算法，该模型主要出自斯坦福大学学者的实测和研究，所以通常称为SUI信道模型，这种模型也正是802.16协议中规定的参考信道模型。总体目标是能架构起整个物理层通信系统，并在分析各子信道响应的多普勒频移，设计叠加训练序列对信道进行迭代估计，发展抗快衰落的空时算法，并设计频偏滤波器实现干扰和噪声抑制，最终形成一套完整的高鲁棒性、少计算冗余的高速移动环境下的WiMAX 抗快衰落信道估计算法，为3G 和4G 宽带无线通信技术提供重要的理论基础和实用化算法。