基于Simulink的WiMAX-MIMO-OFDM物理層性能仿真

從仿真結(jié)果可以看出，在接收端靜止時(shí)，三種插值方法在改進(jìn)算法情況下得到的誤碼率性能比原有算法有較小的提高，而隨著移動(dòng)速度的增加，改進(jìn)算法的性能優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。當(dāng)移動(dòng)速度為120 km／h時(shí)，兩者之間的性能差距最大。這是因?yàn)楦倪M(jìn)算法主要針對(duì)快速時(shí)變信道的性能估計(jì)，較之原算法其更充分地利用了最大多普勒頻移和最大多徑時(shí)延等信息，隨著移動(dòng)速度的增加和多普勒頻移的增大，改進(jìn)算法對(duì)系統(tǒng)誤碼率性能的提高越來(lái)越明顯。
同時(shí)可以看出，在信噪比為15 dB之前，三種插值方法的誤碼率性能相差不大，而隨著信噪比的增加，這種差距越來(lái)越明顯；隨著移動(dòng)速度的增加，三種插值方法的誤碼率性能都有不同程度的下降，當(dāng)移動(dòng)速度為120 km／h時(shí)，線性插值的性能下降最為明顯。這是因?yàn)椴捎镁€性?xún)?nèi)插濾波時(shí)，估計(jì)點(diǎn)的值只能通過(guò)前后相鄰的兩個(gè)導(dǎo)頻點(diǎn)得到，從而使其性能較差。理論上，高斯插值比線性?xún)?nèi)插更適合于信道響應(yīng)估計(jì)，當(dāng)使用高斯多項(xiàng)式濾波時(shí)，估計(jì)點(diǎn)的值會(huì)用到前后更多的導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)得到，從而使估計(jì)值更接近于實(shí)際的信道響應(yīng)。然而，其計(jì)算復(fù)雜度隨著多項(xiàng)式階數(shù)的增高而增加。三次樣條插值隨著信噪比和移動(dòng)速度的增加，復(fù)雜算法的優(yōu)越性逐步得到體現(xiàn)，得到的誤碼率性能最好，使用該插值方法可以獲得一個(gè)更為光滑、連續(xù)的性能曲線。另外，由于導(dǎo)頻間隔和邊緣插值誤差導(dǎo)致的地板效應(yīng)，三種插值方法在信噪比較高時(shí)，性能提升不大。

4 結(jié)論
本文使用Simulink工具創(chuàng)建了基于IEEE 802．16e的WiMAX-MIMO-OFDMA物理層仿真模型，并針對(duì)快速時(shí)變?nèi)鹄ヂ湫诺溃\(yùn)用Bessel方程改進(jìn)了一種適用于Mobile WiMAX的信道估計(jì)算法，同時(shí)比較了線性插值、高斯插值和三次樣條插值在原有算法和改進(jìn)算法情況下的誤碼率性能。仿真結(jié)果表明，本文的改進(jìn)算法對(duì)系統(tǒng)的誤碼率性能有明顯提高，而且隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，算法對(duì)系統(tǒng)性能的改善越來(lái)越明顯；同時(shí)表明當(dāng)移動(dòng)速度相同時(shí)，三次樣條插值的誤碼率性能最好，高斯插值次之，線性插值最差。但三種插值算法的運(yùn)算復(fù)雜度與其誤碼率性能成正比。在系統(tǒng)高速運(yùn)動(dòng)情況下，可結(jié)合本文的改進(jìn)算法和三次樣條插值進(jìn)行系統(tǒng)性能估計(jì)。在以后的研究中，本文將采用其他的MIMO編碼方案，研究在設(shè)置不同的發(fā)射與接收天線數(shù)目情況下，該算法對(duì)系統(tǒng)性能的影響。