Vấn đề thu lại những kí tự truyền đi từ kí tự giải điều chế ở bên thu, bị làm nhiễu bởi kênh truyền vô tuyến như đã giải thích ở phần trước được gọi là cân bằng. Phương pháp tự nhiên nhất để cân bằng kênh truyền mà được sử dụng rộng rãi trong thực tế là ước lượng ảnh hưởng của nó và khôi phục lại nó. Điều này dẫn đến việc xây dựng các bài toàn con quan trọng của ước lượng kênh truyền mà đã có rất nhiều kĩ thuật khác nhau đã được đề xuất. Mục tiêu là ước lượng bất kì biểu diễn nào của kênh (đáp ứng xung, hàm biến đổi, hàm trải phổ) hay hệ số kênh truyền hệ thống tương đương trong (3.20). Một cách tiếp cận để làm được điều đó là sử dụng dữ liệu huấn luyện, tức là kí tự không dùng để truyền dữ liệu vốn có nhưng được cố định trước khi truyền nhận dữ liệu và được biết ở cả bên phát và bên thu. Nếu không sử dụng dữ liệu huấn luyện, ta sẽ cần đến ước lượng kênh mù [13]. Ở đây, thường một vài dữ liệu thống kê về kênh truyền và tín hiệu truyền đi được sử dụng. Cũng có một số phương pháp ước lượng kênh hỗn hợp, được gọi chung dưới tên là ước lượng kênh bán mù [15]. Sau khi ước lượng kênh được tính toán, ảnh hưởng của nó được khôi phục lại để thu được ước lượng kí tự truyền đi. Ước lượng kênh truyền trong hệ thống có dây thì không phức tạp, kênh truyền được ước lượng ngay tại thời điểm bắt đầu và kể từ thời gian đó kênh truyền là như nhau, do vậy không cần phải ước lượng kênh truyền.
Có hai vấn đề chính trong việc thiết kế bộ ước lượng kênh truyền cho hệ thống vô tuyến.
Vấn đề thứ nhất liên quan đến việc lựa chọn pilot thông tin sẽ được truyền như thế nào. Ký tự pilot và ký tự dữ liệu có thể được truyền theo một số cách khác nhau và mỗi cách sẽ cho một hiệu quả khác nhau.
[67]
Vấn đề thứ hai là việc thiết kế bộ lọc nội suy với yêu cầu kèm theo là phải có độ phức tạp thấp và hiệu suất tốt.
Hai vấn đề này có mối liên hệ với nhau. Do vậy, hiệu suất bộ nội suy phụ thuộc vào việc pilot thông tin được truyền như thế nào.
Trong nghiên cứu này, ta chỉ xem xét phương pháp ước lượng kênh với việc chèn thêm pilot, với kí tự dẫn đường cũng đã được biết trước ở bên thu, được truyền ở vị trí trong tập dẫn đường P. Việc lựa chọn tập này rất quan trọng. Với kênh biến đổi chậm, tức một kênh hầu như không thay đổi trong một block của một vài kí tự OFDM, thường là loại dẫn đường khối (block-type pilot) sắp xếp giống như mô tả trong hình 3.3(a). Ở đây, mẫu tin dẫn đường được truyền ở tất cả sóng mang con của các kí tự OFDM cách đều nhau, tức là với và số block phân chia tổng số L block OFDM. Từ những mẫu tin dẫn đường, kênh truyền của các block chứa kí tự OFDM được xét đến có thể được ước lượng sau đó ví dụ sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu (LS-Least Squares). Vì kí tự dẫn đường truyền ở vị trí dẫn đường đã được biết ở bên thu, ước lượng hệ số kênh truyền có thể dễ dàng tính toán đơn giản bằng cách chia kí tự thu được cho kí tự dẫn đường:
(3.28)
sử dụng quan hệ giữa đầu vào và đầu ra (3.21). Nếu bên thu đã biết về thống kê thứ tự thứ hai của kênh truyền và phương sai lỗi, có thể sử dụng phương pháp MMSE (minimum mean square error) .Bộ ước lượng MMSE thường tốt hơn bộ ước lượng LS, nhưng độ phức tạp tính toán cao hơn nhiều mà không thể triển khai được với rất nhiều ứng dụng trong thực tế. Mẫu tin dẫn đường sắp xếp theo kiểu block-type được sử dụng trong chuẩn WILAN IEEE802.11a, và thường được kết hợp với bộ cân bằng phản hồi quyết định để tăng cường hiệu suất [17].
[68]
Hình 3.3 Mẫu pilot trong hệ thống đa sóng mang
Nếu kênh truyền thay đổi trong một block với một vài kí tự OFDM, mẫu tin dẫn đường phải được chèn vào mỗi kí tự OFDM như hình 3.3(b). Kiểu sắp xếp một mẫu tin như vậy gọi là dạng lược (comb-type). Tập mẫu tin dẫn đường có thể được viết là với và phân chia K sóng mang con. Với loại này, ước lượng kênh chỉ có thể được tính toán tại sóng mang con mang mẫu tin dẫn đường, một lần nữa sử dụng phương pháp LS hay MMSE, nhưng thuật toán nội suy phải hiệu quả để thu được ước lượng ở tất cả các sóng mang con khác. Các kĩ thuật nội suy thông thường được sử dụng là hàm piece-wise, hàm tuyến tính, hàm toàn phương hay hàm đa thức. Ví dụ chuẩn WLAN IEEE802.11g sử dụng kiểu sắp xếp mẫu tin dẫn đường dạng lược. Trong một số chuẩn khác, như chuẩn WIMAX IEEE802.16a, kiểu sắp xếp mẫu tin dẫn đường hỗn hợp như mô tả trong hình 3.3(c) được sử dụng bằng cách kết hợp lợi ích của cả hai kiểu sắp xếp trên.
[69]
Qua các cơ sở lý thuyết đưa ra ở trên thì kiểu sắp xếp mẫu tin dẫn đường
dạng lược không thích hợp để ước lượng kênh vô tuyến phụ thuộc hai lần. Nếu phổ
Doppler của kênh lớn, nghĩa là kênh có nhiễu ICI , kiểu sắp xếp FDKD (frequency domain Kronecker delta) được sử dụng (hình 3.3(d)).Với kiểu này, mẫu tin dẫn đường sóng mang con ở mỗi kí tự OFDM được sắp xếp theo khối mà chỉ mẫu tin dẫn đường ở trung tâm có năng lượng khác 0, và các mẫu tin dẫn đường bên cạnh được cho bằng 0 để bảo vệ mẫu tin dẫn đường trung tâm khỏi nhiễu giao thoa kí tự dữ liệu. FDKD được dùng trong ứng dụng như DVB-T cho việc ước lượng kênh [15].
Một công cụ rất hữu ích cho việc ước lượng kênh chọn lọc kép là mô hình BEM (basic expansion model). Với mô hình này, đáp ứng xung kênh rời rạc theo thời gian h[n,m] trong (3.18) được mô hình như là sự kết hợp tuyến tính của hàm cơ sở trực giao ψi với I = 0,…,N0-1: (3.29) Với hệ số mở rộng phụ thuộc m: (3.30)
Hàm hệ số rõ ràng là sự tổng hợp của hàm trải phổ trễ Doppler rời rạc trong (3.22) mà thu được trong trường hợp đặc biệt với
. Nhiệm vụ tiếp theo là xấp xỉ tính toán hàm hệ số này, từ một ước lượng kênh sau đó có thể thu được qua (3.27). Thực tế, đã có rất nhiều ý kiến khác nhau để chọn hàm cơ sở đã được đề xuất như cơ BEM mũ phức tạp sử dụng chuỗi Fourier cắt xén để mô hình hóa kênh truyền, hay CE-BEM tổng quát hóa [18], với hàm mũ phức tạp được lấy mẫu vượt mức (oversampled) trong miền tần số.