ABSTRACT – CAN. J. ELECT. COMPUT. ENG., VOL. 30, NO. 1, PP. 23–28

A robust pilot-symbol-aided channel estimator for OFDM wireless communications

Un estimateur robuste de canal aidé d'un symbole pilote pour les communications sans fil OFDM

Salim Alkhawaldeh, Xiaofeng Wang, and Yousef Shayan

This paper presents a pilot-symbol-aided channel estimator for orthogonal frequency-division multiplex (OFDM) wire-less communication systems. The proposed scheme is highly robust to time variation of wireless channels. In addition, it is equivalent to the conventional two-dimensional (2-D) minimum mean square error (MMSE) channel estimator, but with greatly reduced computational complexity. The reduction in complexity is achieved by employing the 2-D inverse fast Fourier transform (IFFT), 2-D FFT, and a 2-D weighting function instead of a 2-D filter. The weighting function is derived based on the mean square error (MSE) criterion and is simple to implement. For cases where channel statistics are not available, a robust estimator based on a simple 2-D windowing function is proposed. Furthermore, an enhanced channel estimator that can further improve the performance of the robust estimator is proposed. Simulation results demonstrate that the proposed robust and enhanced estimators are highly effective for realistic situations without the need for channel statistics.

Cet article présente un estimateur de canal aidé d’un symbole pilote pour les systèmes de communications sans fil à multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM). Le schème proposé est extrêmement robuste aux variations dans le temps des canaux radio-mobiles. De plus, il est équivalent à l’estimateur de canal à minimisation de l’erreur quadratique moyenne (MEQM) bidimensionnel (2-D) conventionnel, mais avec une complexité de calcul grandement réduite. La réduction de la complexité est obtenue en employant la transformée de Fourier inverse rapide (TFIR) 2-D, la TFR 2-D et une fonction de poids 2-D plutôt qu’un filtre 2-D. La fonction de poids est dérivée à partir du critère de l’erreur quadratique moyenne (EQM) et est simple à implanter. Pour des cas où les statistiques du canal ne sont pas disponibles, un estimateur robuste basé sur une fonction simple de fenêtrage 2-D est proposé. Un autre estimateur de canal qui peut améliorer encore plus la performance de l’estimateur robuste est également présenté. Les résultats de simulation démontrent que les estimateurs proposés sont très efficaces dans des situations réalistes sans avoir besoin des statistiques du canal.

Keywords: channel estimation, OFDM, time-varying dispersive fading

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