信道估计误差与估计长度关系的频域分析.pdf

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编号:20181206203658997144    类型:共享资源    大小:140.86KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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金币
关 键 词:
信道估计 信道估计和 频域估计 分析和
资源描述:
[ 编 者 按 ] 移 动 通 信 与 计 算 机 互 连 网 络 是 信 息 领 域 发 展 最 为 迅 速 的 两 个 分 支 , 截 止 到 2?0?0?0? 年 6? 月 份 , 我 国 移 动 通 信 的 用 户 数 已 达 到 6?0?0?0? 万 , 互 联 网 用 户 数 也 已 超 过 l?3?0?0? 万 .?随 着 人 们 生 活 水 平 的 日 益 提 高 , 人 们 对 获 取 丰 富 多 彩 的 信 息 服 务 的 需 求 也 在 不 断 增 长 , 从 而 驱 使 移 动 通 信 技 术 以 及 互 联 网 技 术 的 迅 猛 发 展 与 相 互 融 合 .? 移 动 通 信 未 来 的 主 要 发 展 方 向 是 通 过 采 用 具 有 高 效 频 谱 利 用 率 的 宽 带 多 址 技 术 提 供 高 速 的 数 据 通 道 , 并 通 过 地 面 设 备 与 互 连 网 连 接 , 从 而 实 现 为 人 们 提 供 多 种 形 式 的 多 媒 体 业 务 之 目 的 .?正 在 发 展 之 中 的 第 三 代 移 动 通 信 系 统 ( I?M?T?-?2?0?0?0?) 为 实 现 上 述 通 信 方 式 提 供 了 可 能 .? 计 算 机 互 连 网 则 向 高 速 和 宽 带 化 方 向 发 展 , T? 比 特 级 核 心 路 由 器 以 及 密 集 波 分 复 用 ( D?W?D?M?) 光 纤 通 信 技 术 的 采 用 将 使 互 连 网 的 传 输 性 能 得 到 极 大 改 善 .?基 于 I?P?V?6? 的 新 型 协 议 的 采 用 将 使 得 端 到 端 的 网 络 安 全 以 及 移 动 I?P? 成 为 可 能 .? 巨 大 的 潜 在 市 场 需 求 使 得 移 动 通 信 与 互 连 网 的 相 互 融 合 成 为 必 然 .?事 实 上 , 基 于 移 动 互 联 网 的 电 子 商 务 ( M?-?C?O?m?m?e?r?c?e?) 以 及 内 容 提 供 ( M?-?C?O?D?t?e?D?t?) 业 务 被 认 为 是 最 有 发 展 前 景 的 移 动 通 信 新 业 务 .?也 正 因 为 如 此 , 移 动 通 信 系 统 正 越 来 越 多 地 采 用 互 联 网 协 议 , 基 于 A?1?1?-?I?P? 的 第 三 代 移 动 通 信 体 制 标 准 的 制 定 也 被 列 入 议 事 日 程 .? 为 了 反 映 我 国 学 者 在 移 动 通 信 以 及 互 连 网 技 术 方 面 追 赶 国 际 潮 流 的 最 新 进 展 , 电 子 学 报 特 征 集 出 版 了 第 三 代 移 动 通 信 与 互 连 网 技 术 专 辑 .?经 有 关 专 家 严 格 评 审 , 本 专 辑 从 众 多 应 征 论 文 中 优 选 出 4?4? 篇 论 文 , 内 容 涉 及 第 三 代 移 动 通 信 多 址 技 术 , 信 道 编 译 码 技 术 , 功 率 控 制 技 术 , 分 集 与 干 扰 抑 制 技 术 , 以 及 网 络 技 术 与 互 联 网 协 议 等 多 方 面 .?论 文 作 者 大 部 分 为 工 作 在 移 动 通 信 与 互 连 网 络 研 究 第 一 线 的 中 青 年 学 者 .?希 望 本 专 辑 的 出 版 能 够 对 推 动 我 国 移 动 通 信 与 互 连 网 技 术 的 发 展 有 所 裨 益 .? 本 专 辑 的 出 版 得 到 了 中 国 第 三 代 移 动 通 信 系 统 研 究 开 发 项 目 总 体 组 的 大 力 支 持 与 帮 助 , 特 !?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!?!? 此 致 谢 ! 信 道 估 计 误 差 与 估 计 长 度 关 系 的 频 域 分 析 董 霄 剑 l?, 蒋 良 成 l?, 赵 夙 2?, 尤 肖 虎 l? ( l?.? 东 南 大 学 移 动 通 信 国 家 重 点 实 验 室 , 南 京 2?l?0?0?9?6?; 2?.? 南 京 邮 电 学 院 , 南 京 2?l?0?0?0?3?) 摘 要 : 本 文 提 出 了 在 已 知 最 大 多 普 勒 频 移 情 况 下 采 用 平 均 法 估 计 信 道 时 , 信 道 估 计 误 差 与 平 均 区 间 长 度 关 系 的 频 域 分 析 方 法 及 其 完 整 的 解 析 数 学 表 达 式 , 并 给 出 了 据 此 计 算 出 在 不 同 的 移 动 速 度 情 况 下 的 最 佳 信 道 估 计 长 度 解 析 公 式 , 将 其 应 用 于 R?a?k?e? 接 收 机 中 , 能 大 大 提 高 接 收 机 的 性 能 .?对 于 移 动 速 度 变 化 很 大 的 第 三 代 移 动 通 信 中 连 续 导 频 体 制 的 R?a?k?e? 接 收 机 的 性 能 提 高 有 较 大 的 意 义 及 较 高 的 实 用 性 .? 关 键 词 : R?a?k?e? 接 收 机 ; 信 道 估 计 ; 相 干 检 测 ; 最 大 多 普 勒 频 移 中 图 分 类 号 : T?N?9?2?9?.?5?3?3?文 献 标 识 码 : A?文 章 编 号 : 0?3?7?2?-?2?l?l?2?( 2?0?0?0?) l?l?A?-?0?0?0?l?-?0?4? A? F?r?e?c?u?e?n?c?y? D?O?m?a?i?n? E?r?r?O?r? A?n?a?I?y?s?i?s? f?O?r? C?h?a?n?n?e?I? E?s?t?i?m?a?t?i?O?n? W?i?t?h? V?a?r?i?a?b?I?e? A?v?e?r?a?g?i?n?g? I?n?t?e?r?v?a?I?s? D?0?N?G? X?i?a?O?-? ?i?a?D?l?, J?I?A?N?G? L?i?a?D?g?-?c?1?e?D?g?l?, Z?H?A?0? S?u?2?, Y?0?U? X?i?a?O?-?1?u?l? ( l?.? N?C?R?L?, S?O?U?t?h?e?a?S?t? U?I?i?1?e?r?S?i?t?y?, N?a?I? ?i?I?g? 2?l?0?0?9?6?, C?h?i?I?a?; 2?.? N?a?I?i?I?g? I?I?S?t?i?t?U?t?e? O?f? P?a?S?t?S? a?I?i? T?e?l?e?c?O?m?m?U?I?i?c?a?t?i?O?I?, N?a?I? ?i?I?g? 2?l?0?0?0?3?, C?h?i?I?a?) 收 稿 日 期 : 2?0?0?0?-?0?7?-?l?l?; 修 回 日 期 : 2?0?0?0?-?0?8?-?l?8? 基 金 项 目 : 国 家 杰 出 青 年 基 金 ( N?O?.?6?9?7?2?5?0?0?l?) 第 l?l?A? 期 2?0?0?0? 年 l?l? 月 电 子 学 报 A?C?T?A? E?L?E?C?T?R?0?N?I?C?A? S?I?N?I?C?A? V?O?1?.?2?8?N?O?.?l?l?A? N?O?V?.?2?0?0?0? A?b?s?t?r?a?c?t?: A? f?r?e?g?u?e?D?c?y? c?O?m?a?i?D? e?r?r?O?r? a?D?a?1?y?S?i?S? a?D?c? f?u?r?t?1?e?r? a? c?1?O?S?e?c? f?O?r?m? O?f? t?1?e? e?r?r?O?r? i?S? p?r?e?S?e?D?t?e?c? i?D? t?1?i?S? p?a?p?e?r?.?T?1?e? a?D?a?1?y?S?i?S? a?D?c? i?t?S? r?e?S?u?1?t?S? 1?e?1?p? t?O? a?c?a?p?t?i?V?e?1?y? O?p?t?i?m?i?Z?e? t?1?e? a?V?e?r?a?g?i?D?g? i?D?t?e?r?V?a?1? f?O?r? t?1?e? c?1?a?D?D?e?1? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D? e?S?p?e?c?i?a?1?1?y? f?O?r? t?1?e? 3?r?c?g?e?D?e?r?a?t?i?O?D? m?O?b?i?1?e? c?O?m?m?u?-? D?i?c?a?t?i?O?D? S?y?S?t?e?m?S? w?1?i?c?1? 1?a?V?e? t?O? S?a?t?i?S?f?y? a? w?i?c?e? m?O?b?i?1?e? S?p?e?e?c? r?a?D?g?e? a?D?c? a?S? a? r?e?S?u?1?t? t?1?e? B?E?R? p?e?r?f?O?r?m?a?D?c?e? O?f? t?1?e? r?e?c?e?i?V?e?r? c?O?u?1?c? b?e? i?m?-? p?r?O?V?e?c?.? K?e?y? w?o?r?d?s?: R?a?k?e? r?e?c?e?i?V?e?r?; c?1?a?D?D?e?1? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D?; c?O?1?e?r?e?D?t? c?e?t?e?c?t?i?O?D?; m?a?X?i?m?u?m? D?O?p?p?1?e?r? f?r?e?g?u?e?D?c?y? 1?引 言 C?D?M?A? 技 术 因 其 独 特 的 软 容 量 、 软 切 换 、 宏 分 集 、 同 频 覆 盖 、 灵 活 的 变 速 率 传 输 和 多 径 分 集 等 技 术 特 点 , 而 为 第 三 代 移 动 通 信 系 统 广 为 采 用 .?R?a?k?e? 接 收 机 是 C?D?M?A? 系 统 中 实 现 多 径 分 集 接 收 的 核 心 部 件 , 为 了 实 现 相 干 接 收 , 需 要 估 计 出 衰 落 信 道 的 时 变 参 数 [ 1?] .?而 对 信 道 估 计 的 要 求 有 及 时 性 和 准 确 性 两 个 方 面 , 及 时 性 是 指 信 道 快 速 变 化 时 , 信 道 估 计 器 能 快 速 跟 踪 信 道 的 变 化 ; 准 确 性 是 指 , 在 保 证 及 时 性 的 前 提 下 , 尽 可 能 地 提 高 信 道 估 计 的 精 度 .? 在 连 续 导 频 体 制 的 C?D?M?A? 系 统 中 , 如 C?D?M?A?2?0?0?0? [ 2?] 、 W?C?D?M?A? [ 3?] , 进 行 信 道 估 计 时 采 用 的 经 典 方 法 是 R?a?k?e?接 收 机 的 每 一 分 支 利 用 导 频 符 号 估 计 出 的 连 续 多 个 信 道 数 据 的 采 样 值 进 行 平 均 以 抑 制 估 计 噪 声 , 平 均 区 间 越 大 , 噪 声 所 带 来 的 干 扰 越 小 .?但 是 另 一 方 面 , 这 种 在 一 定 区 间 进 行 平 均 的 方 法 是 建 立 在 信 道 参 数 在 此 范 围 是 缓 慢 变 化 的 基 础 之 上 的 , 而 这 个 信 道 参 数 相 对 变 化 缓 慢 的 估 计 区 间 又 随 移 动 台 移 动 速 度 ( 多 普 勒 频 移 ) 而 变 化 , 移 动 速 度 越 大 , 此 区 间 越 小 , 反 之 则 越 大 .?综 合 考 虑 , 信 道 估 计 的 长 度 存 在 一 个 相 对 的 平 衡 点 , 此 点 能 兼 顾 信 道 的 时 变 特 性 及 抑 制 噪 声 两 个 方 面 .?在 传 统 的 连 续 导 频 C?D?M?A? 系 统 的 R?a?k?e? 接 收 机 中 , 信 道 估 计 器 的 积 分 长 度 设 定 为 一 个 固 定 的 值 , 而 对 于 第 三 代 综 合 业 务 移 动 通 信 系 统 来 说 , 这 种 采 用 固 定 积 分 长 度 的 方 法 , 难 以 满 足 系 统 要 求 .?进 行 信 道 估 计 时 , 为 了 保 持 信 道 估 计 的 及 时 性 , 在 一 次 信 道 估 计 的 积 分 期 间 , 信 道 应 保 持 相 对 稳 定 .?如 果 采 用 固 定 积 分 长 度 , f?d?越 大 , 信 道 相 对 稳 定 的 时 间 也 就 越 短 , 信 道 估 计 器 的 积 分 长 度 也 应 该 越 短 , 随 着 信 道 估 计 积 分 长 度 的 缩 短 , 信 道 估 计 值 所 含 噪 声 成 份 逐 渐 增 大 , 信 道 估 计 的 准 确 度 会 下 降 .?为 了 使 R?a?k?e? 接 收 机 达 到 从 静 止 到 5?0?0?k?m?/?1?r? 的 速 度 适 应 能 力 , 信 道 估 计 采 用 固 定 积 分 长 度 的 方 法 不 是 最 佳 方 案 , 因 此 我 们 必 须 动 态 调 整 这 一 估 计 长 度 [ 4?] .?在 估 计 出 移 动 台 移 动 速 度 ( 或 最 大 多 普 勒 频 移 ) [ 5? ~? 7?] 后 , 我 们 可 以 应 用 不 同 的 准 则 来 确 定 这 一 最 佳 点 , 文 [ 8?] 从 时 域 出 发 得 到 了 估 计 长 度 对 接 收 误 码 率 性 能 影 响 的 结 果 , 但 并 未 给 出 一 个 与 平 均 长 度 有 关 的 解 析 形 式 , 其 信 道 估 计 误 差 需 数 值 计 算 得 到 .?本 文 以 估 计 长 度 及 干 扰 白 噪 声 对 信 道 估 计 产 生 的 误 差 均 方 最 小 为 准 则 , 从 频 域 进 行 分 析 并 得 出 其 完 整 的 解 析 数 学 表 达 式 , 并 给 出 据 此 计 算 在 不 同 的 移 动 速 度 情 况 下 的 最 佳 信 道 估 计 长 度 的 解 析 公 式 .? 2?连 续 导 频 体 制 下 的 发 射 及 R?a?k?e? 接 收 机 系 统 模 型 本 文 考 虑 与 C?D?M?A?2?0?0?0? 与 W?C?D?M?A? 的 连 续 导 频 符 号 发 送 形 式 类 似 的 D?S?-?C?D?M?A? 系 统 , 其 导 频 数 据 与 信 息 数 据 是 同 时 发 送 的 , 并 以 不 同 的 信 道 码 及 扰 码 扩 频 , 形 成 导 频 信 道 及 数 据 信 道 , 如 图 1? 所 示 .?图 2? 为 R?a?k?e? 接 收 模 型 , 接 收 信 号 经 解 扩 后 分 为 通 过 不 同 传 播 路 径 的 基 带 复 信 号 .?这 些 路 径 使 传 输 信 号 具 有 不 同 的 增 益 及 相 位 变 化 .?用 信 道 估 计 器 估 计 出 的 信 道 参 数 复 共 轭 乘 以 数 据 符 号 并 与 其 它 径 的 信 号 进 行 最 大 比 合 并 , 合 并 输 出 的 数 据 经 过 并 -?串 转 换 , 解 交 织 及 软 判 决 维 特 比 译 码 后 恢 复 出 发 送 数 据 .?由 于 R?a?k?e? 接 收 机 的 各 个 分 支 所 分 辨 出 的 信 道 传 输 多 径 的 最 大 多 普 勒 频 移 是 相 同 的 , 以 下 我 们 利 用 参 与 合 并 的 一 径 为 例 来 确 定 其 估 计 区 间 长 度 .? 图 1? 连 续 导 频 体 制 的 物 理 信 道 结 构 图 2? R?a?k?e? 接 收 机 模 型 3?信 道 估 计 误 差 与 平 均 长 度 的 频 域 分 析 设 R?a?k?e? 接 收 机 所 用 的 分 支 数 为 L?, 考 虑 强 径 搜 索 器 搜 索 出 的 第 l? 个 强 径 分 支 .?接 收 导 频 信 道 数 据 经 过 与 发 送 信 号 导 频 信 道 的 扰 码 及 信 道 码 相 关 解 扩 后 得 到 受 衰 落 信 道 影 响 的 导 频 接 收 符 号 序 列 r? l? ( I?) , 即 r?l?( I?) =? d?p?( I?) c?l?( I?) +? 1? ( I?) ( 1?) c?l?( I?) =? c?l?I?( I?) +? ?c?l?0?( I?) ( 2?) d?p?( I?) =? d?p?I?( I?) +? ?d?p?0?( I?) ( 3?) 其 中 , d?p?( I?) 是 导 频 信 道 的 发 送 符 号 , c?l?( I?) 是 第 l? 径 第 I? 个 符 号 区 间 信 道 参 数 , 1? ( I?) 是 复 加 性 高 斯 白 噪 声 ( A?W?G?N?) .? r?l?( I?) 及 1? ( I?) 的 采 样 时 间 间 隔 为 !?t?, 且 !?t? 在 以 下 的 分 析 中 为 一 个 符 号 的 时 间 .?根 据 导 频 符 号 估 计 出 的 信 道 参 数 序 列 为 : 图 3? 连 续 导 频 估 计 第 I? 点 信 道 参 数 示 意 图 ^?c?l?, T? ( I?) =? r?l?( I?) /? d?p?=? c?l?( I?) +? z? ( I?) ( 4?) 其 中 , ^?c?l?, T? ( I?) 是 c? l?( I?) 的 符 号 瞬 间 估 值 , z? ( I?) 是 1? ( I?) 引 入 的 估 计 白 噪 声 , 设 其 方 差 为 !? 2? I?.?利 用 连 续 导 频 估 计 第 I? 点 的 信 道 参 数 时 , 采 用 平 均 的 方 法 , 即 将 ^?c?l?, T? ( I?) 输 入 到 一 个 平 均 长 度 为 2?N? +? 1? 的 平 均 系 统 模 型 中 , 如 图 3? 所 示 .? 2? 电 子 学 报 2?0?0?0? 年 此 系 统 为 线 性 系 统 , 其 传 输 函 数 为 : H? ( z?) =? z?N?-? z? -? N? -? I? ( 2?N? +? I?) ( I? -? z?-? I?) ( 5?) 这 样 得 到 新 的 信 道 参 数 的 估 计 序 列 ^?c?l? ( I?) , 其 值 由 以 下 三 部 分 组 成 : ^?c?l? ( I?) =? c?l?( I?) +?!?T?O?I?a?1?( I?) =? c?l?( I?) +?!?S?( I?) +?!?z?( I?) ( 6?) 其 中 , !?S?( I?) 是 由 于 平 均 长 度 所 带 来 的 误 差 , !?z?( I?) 是 由 于 噪 声 所 带 来 的 误 差 .?!?T?O?I?a?1?是 两 种 误 差 的 总 和 .? 为 了 分 析 !?S?( I?) 及 !?z?( I?) 的 平 均 功 率 及 其 对 R?a?k?e? 接 收 机 的 接 收 性 能 影 响 , 文 [ 8?] 从 时 域 进 行 了 分 析 , 但 仅 给 出 了 其 数 值 解 , 并 未 得 到 其 解 析 形 式 .?本 文 从 频 域 进 行 分 析 , 给 出 一 个 完 整 的 误 差 平 均 功 率 的 表 达 式 .? 对 于 !?S?( I?) , 其 产 生 的 传 输 系 统 模 型 为 : H?S?( z?) =? z?N?-? z? -? N? -? I? ( 2?N? +? I?) ( I? -? z?-? I?) -? I?( 7?) 经 过 一 些 简 单 的 运 算 , 可 得 到 : I? H?S?( ?“?) I?2?=? ( M?2?+? I?) -? M?2?c?O?S? ( “?) -? 2?M?c?O?S? ( N?“?) M?2?( I? -? c?O?S? ( “?) ) +? 2?M?c?O?S? ( ( N? +? I?) “?) -? c?O?S? ( ( 2?N? +? I?) “?) M?2?( I? -? c?O?S? ( “?) ) ( 8?) 其 中 , M? =? 2?N? +? I?.?对 上 式 进 行 泰 勒 展 开 , 当 “?很 小 时 , 忽 略 “?6?次 以 上 的 高 阶 展 开 项 , 上 式 可 表 示 为 : I? H?S?( ?“?) I?2?!? I? 3?6? N?2?( N?2?+? 2?N? +? I?) “?4?=? I? 3?6? N?2?( N? +? I?) 2?“?4?( 9?) 信 道 假 设 为 广 义 平 稳 非 相 干 散 射 信 道 ( W?S?S?U?S?) , 且 信 道 所 有 的 径 具 有 相 同 的 自 相 关 函 数 r? ( I?) , 且 其 付 立 叶 变 换 , 即 功 率 谱 密 度 为 f? i?( “?) .?在 下 文 中 , 我 们 针 对 衰 落 信 道 的 J?a?k?e?S? 模 型 [ I?, 8?] 进 行 讨 论 , 但 实 际 上 , 下 面 的 推 导 过 程 适 用 于 任 何 的 信 道 功 率 谱 模 型 .? r? ( I?) =?#?2? l? ?0? ( “?i?I?) ( I?0?) f?i?( “?) =? 2?#?2?l? “?i? [ I? -? ( “? “?i? ) 2?] -? I?/?2?, 0? { , I?“?I? ?“?i? ( I?I?) 其 中 #? 2? l?为 第 l? 径 的 功 率 , ?0?( ) 为 零 阶 贝 塞 尔 函 数 , “?i?为 信 道 最 大 多 普 勒 频 移 .?因 此 , 由 于 平 均 所 产 生 的 误 差 均 方 值 为 : E? [ I?!?S?I?2?] =? I? 2?!? N?2?( N? +? I?) 2?“?t?4? 3?6? · 2?#?2?l? “?i?“? “?i? -?“?i? “?4? I? -? ( “?/?“?i?) #? 2? i?“? =? N?2?( N? +? I?) 2? 9?6? ( “?i?“?t?) 4? #? 2? l? ( I?2?) =? ( N?“?t?) 2? [ ( N? +? I?) “?t?] 2? 9?6? “?4?i?#? 2? l?=? T?2?I?T?2?2? 9?6? “?4?i?#? 2? l? ( I?3?) 其 中 , “?t? 为 采 样 间 隔 , 在 以 上 分 析 及 以 下 的 仿 真 中 , 其 值 设 为 导 频 信 道 的 符 号 时 间 间 隔 , 因 此 T?I?, T?2?分 别 为 信 道 参 数 估 计 点 前 的 时 间 长 度 及 此 后 的 时 间 长 度 .? 由 于 接 收 噪 声 ( 含 扩 频 码 及 扰 码 的 不 完 全 正 交 性 所 带 来 的 误 差 ) 产 生 的 信 道 参 数 估 计 误 差 的 平 均 功 率 为 : E? [ I?!?z?I?2?] =? #? 2? I? 2?N? +? I? ( I?4?) 当 估 计 长 度 为 2?N? +? I? 时 , 其 信 道 估 计 的 误 差 方 差 为 : E? [ I?!?T?O?I?a?1?I?2?] =? E? [ I?!?S?I?2?] +? E? [ I?!?z?I?2?] =? N?2?( N? +? I?) 2? 9?6? ( “?i?“?t?) 4? #? 2? l?+? #? 2? I? 2?N? +? I? ( I?5?) 可 以 看 出 , 由 于 平 均 长 度 而 导 致 的 估 计 误 差 约 以 N?4?在 增 大 , 其 增 大 的 值 在 N? 较 大 时 远 远 大 于 由 于 平 均 而 带 来 的 误 差 减 小 值 .? 在 已 知 “?i?及 符 号 间 隔 “?t? 时 , 由 上 式 可 求 得 在 不 同 运 动 速 度 下 的 最 佳 平 均 时 间 2?N? +? I?.? 设 x? =? 2?N? +? I?, 则 由 式 ( I?5?) 可 知 , 最 佳 的 x? 为 使 下 式 最 小 的 整 数 E? [ I?!?T?O?I?a?1?I?2?] =? a? ( x? -? I?) 2? ( x? +? I?) 2? +? ( 6? /? x?) ( I?6?) 其 中 , a? =? 6?.?5?I?e?-? 4?( “?i?“?t?) 4? #? 2? l? 6? =?#?2?I? ( I?7?) 利 用 基 本 不 等 式 , 易 得 在 x? =? 5? 6? /?4? #? a?时 , 式 ( I?6?) 取 极 小 值 , 即 m?i?H? ( E? [ I?!?T?O?I?a?1?I?] ) !?I?.?6?5? 5? a?6? #? 4? x? =? 5? 6? /?4? #? a? ( I?8?) 图 4? 随 估 计 长 度 在 不 同 “?i?“?t? 图 5? 随 估 计 长 度 在 不 同 “?i?“?t? 下 图 6? 估 计 误 差 与 估 计 符 号 数 在 不 同 信 噪 下 的 误 差 曲 线 ( #? 2? I?=? 0?) 的 误 差 曲 线 ( #? 2? I?=? I?) 比 下 的 关 系 曲 线 ( #?c?$?I? =? 0?.?I?I?) !?仿 真 及 其 结 果 为 了 证 实 以 上 分 析 结 果 , 作 者 进 行 了 计 算 机 仿 真 , 仿 真 链 路 及 接 收 机 模 型 如 图 I?、 图 2?.?C?1?i?p? 速 率 为 4?.?0?9?6?M?, 载 波 频 率 为 2?G?H?Z?, 衰 落 信 道 模 型 为 M?.?I?2?2?5?.?做 R?a?k?e? 接 收 性 能 仿 真 时 , 用 户 数 为 I?, 并 设 在 接 收 端 的 C?1?i?p?、 符 号 及 帧 已 经 完 全 同 步 .? 以 下 图 中 的 估 计 符 号 数 均 为 估 计 点 前 后 的 单 边 符 号 数 .?图 4? 示 出 了 在 不 同 “?i?“?t? 时 由 于 平 均 所 带 来 的 信 道 估 计 均 方 误 差 的 理 论 及 仿 真 结 果 , 从 图 中 可 以 看 出 式 ( I?2?) 是 较 准 确 的 , 虽 然 在 “?i?“?t? 及 N? 都 很 大 时 , 会 发 生 一 些 偏 移 , 但 这 些 点 已 经 远 远 超 3? 第 I?I?A?期 董 霄 剑 : 信 道 估 计 误 差 与 估 计 长 度 关 系 的 频 域 分 析 过 为 达 到 理 想 的 接 收 性 能 应 取 的 估 计 长 度 .?图 5? 示 出 在 !? 2? l?=? I?、 !? 2? n?=? I? 时 在 不 同 “?d?!?z? 时 由 于 平 均 所 带 来 的 估 计 误 差 与 噪 声 误 差 之 和 的 均 方 值 理 论 与 仿 真 结 果 , 从 图 中 已 可 明 显 看 出 信 道 估 计 的 最 佳 长 度 .?二 者 结 果 是 非 常 吻 合 的 .?可 以 看 出 图 I? 所 示 的 问 题 已 经 不 重 要 了 , 因 为 这 已 经 超 出 了 式 ( I?6?) 能 得 出 的 最 佳 点 .?图 6? 示 出 了 “?d?!?z? =? 0?.?I?I? 时 不 同 信 噪 比 下 估 计 误 差 与 估 计 长 度 的 关 系 .?我 们 同 时 还 进 行 了 用 传 统 信 道 估 计 方 法 随 其 平 均 长 度 变 化 的 R?a?k?e? 接 收 机 的 接 收 误 码 率 性 能 仿 真 , “?d?!?z? =? 0?.?I?I? 的 结 果 如 图 7?, “?d?!?z? =? 0?.?2?5? 的 结 果 如 图 8?.?其 下 标 表 示 2?N? +? I?, 即 整 体 仿 真 平 均 符 号 数 , S?N?R? 为 未 解 扩 时 的 信 噪 比 .?仿 真 时 所 用 的 信 道 编 码 为 I?/?3? 卷 积 编 码 , 约 束 长 度 为 9?, 交 织 器 的 交 织 块 大 小 为 3?2? X? 9?6?, R?a?k?e? 合 并 径 数 为 3?.?从 图 中 可 以 看 出 , 对 于 不 同 的 移 动 速 度 , 在 信 噪 比 低 时 , 较 大 的 平 均 长 度 N? 可 以 提 高 接 收 机 的 性 能 , 但 随 着 N? 的 增 大 , 接 收 性 能 并 不 能 进 一 步 改 善 , 反 而 下 降 .?从 图 中 还 可 以 看 出 , 以 信 道 估 计 均 方 误 差 最 小 所 计 算 出 的 N? 值 对 R?a?k?e? 接 收 机 的 最 佳 接 收 性 能 所 需 的 N? 值 也 是 基 本 一 致 的 .? 图 7? “?d?!?z? =? 0?.?I?I? 时 R?a?k?e? 接 收 机 性 能 随 总 平 均 长 度 变 化 曲 线 图 8? “?d?!?z? =? 0?.?2?5? 时 R?a?k?e? 接 收 机 性 能 随 总 平 均 长 度 变 化 曲 线 !?结 论 分 析 与 仿 真 均 表 明 移 动 台 车 速 对 R?a?k?e? 接 收 机 信 道 估 计 的 准 确 性 有 较 大 影 响 , 从 而 影 响 其 接 收 性 能 .?为 得 到 信 道 估 计 长 度 与 接 收 噪 声 及 最 大 多 普 勒 频 移 有 关 的 一 个 平 衡 点 , 为 了 满 足 第 三 代 移 动 通 信 系 统 信 道 变 化 速 率 范 围 大 的 要 求 , 本 文 提 出 了 在 已 知 最 大 多 普 勒 频 移 情 况 下 采 用 平 均 法 估 计 信 道 时 , 信 道 估 计 误 差 与 平 均 区 间 长 度 关 系 的 频 域 分 析 方 法 及 其 完 整 的 解 析 数 学 表 达 式 , 并 据 此 给 出 计 算 在 不 同 的 移 动 速 度 情 况 下 的 最 佳 信 道 估 计 长 度 的 解 析 公 式 , 将 其 应 用 于 R?a?k?e? 接 收 机 中 , 将 能 大 大 提 高 接 收 机 的 性 能 .?对 于 移 动 速 度 变 化 很 大 的 第 三 代 移 动 通 信 中 R?a?k?e? 接 收 机 的 性 能 提 高 有 较 大 的 意 义 , 具 有 较 高 的 实 用 性 .? 参 考 文 献 : [ I? ] J?.? G?.? P?r?O?a?k?i?S?.? D?i?g?i?t?a?1? C?O?m?m?u?D?i?c?a?t?i?O?D?S?[ M?] .? N?e?w? Y?O?r?k?: M?c?G?r?a?w?-?H?i?1?1?, I?9?8?9?.? [ 2? ] T?I?A?/?E?I?A?/?I?S?-?2?0?0?0?-?2?.? P?1?y?S?i?c?a?1? L?a?y?e?r? S?t?a?D?c?a?r?c? f?O?r? C?D?M?A?2?0?0?0? S?p?r?e?a?c? S?p?e?c?t?r?u?m? S?y?S?t?e?m? [ S?] .?I?9?9?9?, 6?.? [ 3? ] 3?G?P?P?, T?S?G? R?A?N?, W?G?I?.? P?1?y?S?i?c?a?1? c?1?a?D?D?e?1?S? a?D?c? m?a?p?p?i?D?g? O?f? t?r?a?D?S?p?O?r?t? c?1?a?D?D?e?1?S? O?D?t?O? p?1?y?S?i?c?a?1? c?1?a?D?D?e?1?S? ( F?D?D?) [ A?] .?I?9?9?9?, I?0?.? [ 4? ] 陈 国 安 , 尤 肖 虎 .?基 于 信 道 变 化 速 率 检 测 的 信 道 估 计 积 分 长 度 与 专 用 导 频 功 率 动 态 调 整 [ J?] .?电 子 学 报 , I?9?9?9?, 增 刊 ( 2?7?) : 6?I? -? 6?4?.? [ 5? ] 董 霄 剑 , 蒋 良 成 , 尤 肖 虎 .? R?a?k?e? 接 收 机 中 信 道 最 大 多 普 勒 频 移 估 计 的 一 种 新 方 法 及 其 在 信 道 估 计 中 的 应 用 [ J?] .?电 路 与 系 统 学 报 , 2?0?0?0?, 4? ( 3?) : I? -? 5?.? [ 6? ] M?.?D?.?A?u?S?t?i?D? a?D?c? G?.?L?.?S?t?u?D?e?r?.?V?e?1?O?c?i?t?y? a?c?a?p?t?i?V?e? 1?a?D?c?O?f?f? a?1?g?O?r?i?t?1?m?S? f?O?r? m?i?c?r?O?c?e?1?1?u?1?a?r? S?y?S?t?e?m? [ J?] .? I?E?E?E? T?r?a?D?S?.? V?e?1?.? T?e?c?1?D?O?1?.?, I?9?9?4?, 3? ( 4?3?) : 5?4?9? -? 5?6?I?.? [ 7? ] R?a?V?i? N?.?a?D?c? D?O?D?a?1?c? C?.?C?O?X?.?S?p?e?e?c? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D? i?D? w?i?r?e?1?e?S?S? S?y?e?t?e?m?S? u?S?i?D?g? w?a?V?e?1?e?t?S?[ J?] .?I?E?E?E? T?r?a?D?S?.?C?O?m?m?u?D?i?.?, I?9?9?9?, 9? ( 4?7?) : I?3?5?7? -? I?3?6?3?.? [ 8? ] M?.? B?e?D?t?1?i?D? a?D?c? K?.? D?.? K?a?m?m?e?y?e?r?.? I?D?f?1?u?e?D?c?e? O?f? c?1?a?D?D?e?1? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D? O?D? p?e?r?f?O?r?m?a?D?c?e? O?f? a? c?O?1?e?r?e?D?t? D?S?-?C?D?M?A? S?y?S?t?e?m?[ J?] .? I?E?E?E? T?r?a?D?S?.? V?e?1?.? T?e?c?1?D?O?1?.?, I?9?9?7?, 2? ( 4?6?) : 2?6?2? -? 2?6?7?.? [ 9? ] W?.?C?.? J?a?k?e?S?.? A?c?r?O?w?a?V?e? M?O?D?i?1?e? C?O?m?m?u?D?i?c?a?t?i?O?D?S?[ M?] .? N?e?w? Y?O?r?k?: W?i?-? 1?e?y?, I?9?7?4?.? 作 者 简 介 : 董 霄 剑 I?9?6?7? 年 出 生 .?分 别 于 I?9?8?9? 年 和 I?9?9?2? 年 在 南 京 航 空 航 天 大 学 电 子 工 程 系 获 学 士 及 硕 士 学 位 .?现 在 东 南 大 学 无 线 电 系 移 动 通 信 国 家 重 点 实 验 室 攻 读 博 士 学 位 .?主 要 从 事 第 三 代 移 动 通 信 的 关 键 技 术 的 研 究 .? 蒋 良 成 I?9?6?2? 年 出 生 .?
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本文标题:信道估计误差与估计长度关系的频域分析.pdf
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