噪声功率谱密度

1 噪声功率谱密度估算方法

采用CP段的采样点作估计，如下图所示：

图1 OFDM符号及取点示意（1）

假设：

1 不考虑信道残留信号的影响；

2 单天线；

3 单径信道

4 信道在一个OFDM块长之内保持不变，即慢衰落信道。

这样有：

h1=h2,a1=a2,

E((h1*a1+n1-h2*a2-n2)^2)

=E((n1-n2)^2)

=E(n1^2+n2^2)-2E(n1*n2)

=2σ^2

2 实际考虑情况

现在应用于Gbit系统中，需要考虑以下几种情况：

1 考虑信道残留信号的影响，所以在取采样点作估计的时候，我们在CP的后端进行取样，尽量消除残留信号的影响；取点方式如下图所示：

OFDM符号及取点示意（2）

2 考虑多天线的情况，Gbit系统天线配置为4*4天线；

3 考虑多径的情况；

3 Gbit平台

在Gbit平台中，噪声的功率谱密度计算方法如下：

var=h_pow*pow( 10, -Eb_N0/10 )*Nr/M

其中：

h_pow:     信道增益=Σi=1...path_number{10^0.1*(path_avg_power[i])}

Nr:         接收天线数

M:         调制阶数（2：QPSK, 4：16QAM）

Eb/N0:     信噪比

在Gbit平台中算得var之后，加噪声的时候用的噪声功率谱密度是var/FFT_notes，这是由于Gbit平台中IFFT和FFT的计算没有归一化，即IFFT计算时，系数为1/FFT_notes,而计算FFT时，系数为1，所以实际发送的信号比特能量被衰减为正常情况的1/FFT_notes。这样计算得到的噪声功率也要衰减FFT_notes倍，才能保证正确的信噪比值 (可参考Gbit程序)。

4 仿真结果

在同样考虑信道慢衰落的条件下，取每根接收天线上的10个时域采样点，

CP：(S118,S119,…,S127)

OFDM: (S1142,S1143,…,S1151)

做如下计算：

得到噪声功率谱密度为：

用上式中的和实际加入的噪声功率谱密度var/FFT_notes相比可以

得到如下仿真结果：

1.0dB时估算得到的噪声功率谱密度比实际加入的噪声功率谱密度高7.499倍，原因不详；

2.Eb/N0每增加10dB估算得到的信噪比，上述倍数会扩大3.1倍，原因不详。