1 引言

近年来，客户对广播电视业务的需求渐渐提升，由于以电信网、广播电视网和互联网为代表的三网融合战略的开展，NGB-W(Next Generation Broadcast-Wireless：下一代广播电视网无线系统)应运而生[1]。NGB-W系统是下一代广播电视网的重要组成部分，同时具备了双向互动架构、超高速带宽、三网融合、可管可控可信的能力，推动了新一代广播电视网的迅速发展[2]。

无线信道在很大程度上影响了无线通信系统的性能，信道估计算法的性能也对接收机最终的性能起着至关重要的作用。NGB-W系统采用OFDM(正交频分复用)技术，因此本文主要研究OFDM技术下的信道估计。在信道估计领域，通常按照非盲信道估计、盲信道估计以及介于两者之间的半盲信道估计将信道估计进行分类[3]。其中非盲信道估计以适当的系统开销为代价，具有良好的估计性能，应用最为普及，本文以非盲信道估计中基于导频辅助的信道估计为研究重点，非盲信道估计算法的基本步骤可以分为三步：首先，在发射机数据中放入导频；然后，接收机最先估计出导频位置的信道信息，最后，以导频位置的信道信息为基础，使用多种方法，例如插值、滤波和变换等，进而估计出整个时域、频域的信道信息。

LS(最小平方)准则是信道估计过程中估计导频位置信道信息时通常会采用的准则，利用LS准则对导频位置的信道信息进行估计，该方法可以获得计算复杂度和估计性能的折中，被大多通信系统所采纳。以导频位置的信道信息为基础进而取得整个信道的信道信息，由文献[3]可知，理论上MMSE(最小均方误差)准则是最优的估计准则，而二维维纳滤波器则是利用最小均方误差准则得到的理论上的最优滤波器。二维维纳滤波器在实现上非常复杂，计算量大，因此文献[4-5]提出了一种简化方法，该方法通过分解二维维纳滤波器，使之成为两个一维维维纳滤波器的级联，将运算复杂度大幅度降低，而所得到的性能损失却很小。

本文在NGB-W系统下采用二次一维维纳滤波级联的信道估计方法，通过Cocentric System Studio(CCSS)平台进行仿真，研究了滤波器阶数和多普勒频移，对二次一维维纳滤波算法的MSE(均方误差)性能产生的影响。仿真结果表明，TU6信道环境下，若使滤波器阶数增大，则信道估计的性能也会相应的提升。

本文第二部分介绍了所使用的NGB-W系统的模型，第三部分介绍了该系统中信道估计所使用的算法，第四部分介绍了仿真过程和结果，并对结果进行了分析，最后第五部分对全文进行总结。

2 系统模型

图1 NGB-W系统单收单发物理层

图1给出了NGB-W系统SISO(单发单收)物理层结构模型。在发射机中，将插入导频的信号经过傅立叶反变换后可以表示为：

(1)

其中，Xk，i为插入导频后的频域信号，xn，i为经过傅立叶反变换后的时域信号，N表示子载波的个数。在时域信号前加上循环前缀，循环前缀的长度不小于信道时延扩展长度，再将信号通过天线发射出去。接收机收到信号，对信号进行傅立叶变换后可以表示为式(2)。

对照组患者采用氯氮平片联合碳酸锂进行治疗:患者开始服用的剂量为每天50mg,14天内增加药物剂量至每天150mg到300mg之间,具体根据患者病情状况进行调整。整个治疗过程中,氯氮平片的平均剂量为每天(210±31.5)mg,碳酸锂的平均剂量为每天1g。

Rt(Δt)=J0(2πfdΔt)

(2)

其中，Wk，i表示第i个OFDM符号中第k个子载波的高斯白噪声。在接收机中想要恢复出原始信号，首先要得到信道信息Hk，m，信道估计的目的便是以适当的复杂度，获得信道所有信息。

由于接收端和发射端的相互运动会产生多普勒频移fd，对于OFDM系统，多普勒频移会导致子载波间干扰(ICI)，进而影响到接收机的性能。fd的定义和计算如下。

(3)

其中，v是接收机相对发射机的移动速度，λ是电磁波的波长，θ是无线电波入射方向和接收机运动方向所形成的角度。信道的相干时间定义为：

本环节是在梳理完所要复习的主要内容后的学生活动．课前学生筛选问题，精选2道书写在导学案上，并解答好，教师再从中挑选出3道题，也是重点、常考的内容与方法，在课堂上通过实物投影将题目和解答过程呈现给大家看，选题的学生要说出自己推荐的理由，教师则利用制作好的几何画板课件动态演示，给题目以直观的呈现，也可以让学生的思维跃上新的高度．之后的课堂活动是师生对导学案上的两道典型例题的处理，此处略．

(4)

其中，fmax是最大多普勒频移。

其中，i为OFDM符号索引，H(k，i)为理想的信道频率响应，k为子载波索引，为估计出的信道频率响应，N为一个OFDM符号中的子载波数目，I为OFDM符号的数目。

表1 NGB-W系统中导频模式

导频模式离散导频频域最小间隔(DX)离散导频时域最小间隔(DY)PP134PP262PP364PP4122PP5124PP6242PP7244PP8616

3 信道估计算法

本文采用二次一维维纳滤波算法，接收机将收到的信号进行处理，首先获得导频位置的信道信息，然后依据此结果，分别经过时域和频域的滤波，进而得到整体信道信息。过程见图2。

图2 算法流程

3.1 导频位置的信道估计

导频位置的信道频率响应用LS准则估计，计算公式如(5)。

使用Cocentric System Studio(CCSS)仿真软件，对NGB-W系统，二次一维维纳滤波算法性能进行仿真。仿真的主要参数见表2。采用理想的同步模块，CP(循环前缀)长度设置为大于或者等于最大时延扩展长度。在不同移动速度下，设置了不同的滤波器阶数，二次一维维纳滤波的MSE性能仿真结果见图3～7所示。MSE的计算公式如式(12)所示。

1.2.2 生长指标的测定 2015年、2016连续于7月中旬测定4种模式下油用牡丹地径、冠高、冠幅、枝顶高、叶量和复叶数等生长指标，每种模式随机测定30个植株。2016年观测油用牡丹的复叶数、复叶总数、结果荚枝数以及角数。

(5)

以上面步骤得到的HLS为基础，进行第一次(时域)滤波。时域插值公式如式(6)所示。

3.2 时域维纳滤波

其中，YP为接收机收到的导频位置的信号，XP为导频位置的发射信号，HLS为导频位置的信道响应的估计值。

大体积混凝土浇筑的劳动强度很大，在混凝土浇筑作业的人员按排上，每台泵配备8人(1人放料，3人振捣，3人平整，1人看模)，配备3个班组，共96人轮换作业。本次混凝土浇筑在7月中旬，平均气温18～25 ℃，夜间最低气温12 ℃，白天最高气温32 ℃，昼夜温差大，为确保大体积混凝土连续浇筑，另安排5人作为机动。

HT=ωt·HLS

(6)

其中，ωt为时域维滤波的插值系数，HT为第一次滤波后的信道频率响应。

插值系数的计算公式如式(7)所示。

ωt=Rt_hp(Rt_pp+σ2I)-1

冠心病属于临床常见的心血管内科疾病，近年 来发病率呈现上升趋势，其发生和发展同动脉粥样硬化、血栓形成相关，临床采取抗血栓形成贯穿在各类心血管疾病的预防和治疗过程中，传统的药物阿司匹林一直是临床常用药物，但是其会带来出血、肝肾损伤等一系列不良反应，且阿司匹林对于血小板作用缺乏一致性，长期应用存在阿司匹林抵抗。中医学认为冠心病属于“胸痹”范畴，发病病机为心脉瘀阻，淤血阻滞心脉，不通则痛，因此临床主要采取活血化瘀为主的治疗方法［1］。为了探讨中西医结合治疗应用在老年冠心病患者中的效果，本院进行了观察分析。

(7)

其中，σ2为信道中的噪声方差，I为单位矩阵，Rt_hp为导频子载波和数据子载波的时域互相关矩阵，Rt_pp为导频子载波的时域自相关矩阵。计算时域自相关和互相关矩阵的函数Rt的表达式如式(8)所示。

HLS=X-1pYp

Yk，i=Xk，iHk，i+Wk，i

(8)

其中，J0是第一类零阶贝塞尔函数，Δt(Δt取正值)为计算插值系数时所需要的子载波之间的时间间隔。

与往年相比，今年下半年复合肥价格涨势较为明显。据了解，目前，45%硫基复合肥出厂报价在2400-2450元/吨；45%氯基复合肥出厂报价在2100-2250元/吨。虽然复合肥生产企业加大了营销攻势，但是经销商并未积极响应，观望态势较重。

3.3 频域维纳滤波

经过时域一维维纳滤波之后，以时域最小间隔为单位，时域部分导频的信道信息已知，这些信道信息可以作为频域一维维纳滤波的基础。频域维纳滤波的公式可以用式(9)所示。HF=ωfHT

(9)

其中，ωf为频域插值所需要的插值系数，其计算公式如式(10)。

ωf=Rf_hp(Rf_pp+σ2I)-1

(10)

其中，Rf_hp为导频子载波和数据子载波在频域的互相关矩阵，Rf_pp为导频子载波在频域的自相关矩阵。计算互相关和自相关矩阵的函数Rf可以用式(11)表示。

(11)

τrms为信道的均方时延扩展，τ为最大时延扩展，N为OFDM符号中的FFT点数，k为计算频域插值系数时相应的频域子载波间隔，并且k取正值。

4 仿真分析

前面的水质分析得出，水质发黑主要是由过量的H 2 S造成的，要想保证出水水质达标，需要将水中过量硫化物除去。目前，常用的除硫技术有物理法、化学法、生化法[16-22]，综合考虑成本及现场条件，本研究采用化学法除硫技术。

(12)

NGB-W系统定义了8种导频模式，分别适应不同的信道环境，如表1所示。本文分别仿真了PP1和PP2导频模式下信道估计的MSE。

FoamFatale TM研发人员指出如果采用美国消防协会标准NFPA 11—2016 National Electrical Code中限定值的2～3倍的泡沫供给强度，可以大幅缩短灭火时间。FoamFatale TM系统设计的泡沫供给强度为20～30 L/(min·m2)。泡沫预制后储存在高压卧式罐中，设计分布式线性喷射口CLN(continuous linear nozzle)。探测火灾信号后，泡沫在管道内完成膨胀，通过喷射口向罐体中心全辐射状射出，泡沫在极短时间内扩散，在油品表面形成覆盖层，隔绝氧气，同时还具有冷却罐壁的作用。

表2 参数说明

参数说明载波频率500MHz采样频率10MHz信道模型TU6保护间隔1/4(PP1) 1/8(PP2)信道编码LDPC，1/2码率调制方式QPSKFFT长度4096天线配置1×1

图3 PP1导频模式，移动速度3km/h

图4 PP2导频模式，移动速度150km/h

图5 PP2模式，滤波器阶数21，不同移动速度速度

图6 PP2导频模式，16QAM调制，移动速度150km/h

图7 PP2导频模式，64QAM调制，移动速度为150km/h

图3表示在PP1导频模式下(设置运动速度是3km/h)，信道估计值的MSE和SNR(信噪比)的关系，图3最高位置的一条曲线是线性插值信道估计算法的MSE性能曲线，其余的曲线分别是采用不同滤波器阶数的二次一维维纳滤波算法的MSE性能曲线。图4表示在PP2导频模式下(设置运动速度为150 km/h)，信道估计值的MSE和SNR的关系，同样的最高位置的一条曲线代表了线性插值算法的MSE vs. SNR曲线，其余三条是不同阶数的二次一维维纳滤波算法的MSE vs. SNR曲线。图5显示了相同的滤波器阶数、不同移动速度下二次一维维纳滤波算法在PP2导频模式下MSE vs. SNR关系。图6图7分别表示在PP2模式下，移动速度为150 km/h，16QAM和64QAM时，SNR和MSE的关系。图3和图4表明，二次一维维纳滤波算法即使在滤波器阶数很低时估计效果也比线性插值算法有增益，特别在SNR很小时，MSE相比线性插值小很多，通过对比曲线还可以看出，若增加滤波器的阶数，则估计性能也相应的提高。图5表明，随着移动速度的增加，信道估计的性能降低。由公式(3)知，fd正比于v，反比于Tc，若增大移动速度，相干时间缩短，信道变化较快，相邻符号之间的信道相关性降低，信道估计的准确性也随之降低。图6图7表示滤波器阶数跟性能的关系不因调制方式的改变而改变。通过对比仿真结果可以发现，在NGB-W系统支持的移动速度下，PP2模式中，15阶滤波器的性能和21阶滤波器性能相似，因此在保持性能损失不大的情况下，可以通过降阶来降低信道估计的复杂度[6-8]。

5 结束语

本文将二次一维维纳滤波算法加入NGB-W系统中，使用该算法进行信道估计，整体流程为：首先利用LS算法估计导频位置的信道信息。以此为基础，对时域和频域分别滤波。仿真结果表明二次一维维纳滤波算法相比于线性插值算法具有很大的优势，并且采用高阶的滤波器可以提高估计的性能。另外，在高信噪比下，保证性能损失可接受的情况下，可以通过降低滤波器的阶数来降低信道估计算法的复杂度。

参考文献：

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