wcdma中两种天线闭环发分集模式的性能分析.pdf

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编号:20181206202709850189    类型:共享资源    大小:185.30KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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关 键 词:
WCDMA pdf 中的性能 分集模式 两种闭环 闭环发送分集性能 天线的 wCDMA ... 不同天线发送不同 的性能分析 有什么 两个天线 分集模式性能 闭环模式 闭环发
资源描述:
W?C?D?M?A? 中 两 种 天 线 闭 环 发 分 集 模 式 的 性 能 分 析 杜 志 敏 , 薛 强 , 周 胜 , 吴 伟 陵 ( 北 京 邮 电 大 学 信 息 工 程 学 院 , 北 京 l?0?0?8?7?6?) 摘 要 : 本 文 推 导 了 有 精 确 信 道 估 计 时 , 各 种 常 见 分 集 方 法 在 平 坦 瑞 利 衰 落 信 道 中 的 理 论 性 能 , 通 过 对 有 效 信 噪 比 的 简 单 替 换 我 们 将 这 些 结 论 推 广 到 考 虑 实 际 信 道 估 计 误 差 的 情 况 , 仿 真 结 果 验 证 了 这 些 公 式 的 正 确 性 .?据 此 我 们 可 得 到 两 种 闭 环 发 分 集 模 式 的 理 论 性 能 界 , 以 此 为 参 考 和 目 标 我 们 研 究 了 两 种 闭 环 分 集 模 式 在 不 同 D?O?p?p?1?e?r? 频 率 和 不 同 预 测 处 理 方 式 下 的 实 际 性 能 .? 关 键 词 : 天 线 发 分 集 ; 二 元 误 判 概 率 ; 误 比 特 率 ; L?M?S? 自 适 应 预 测 中 图 分 类 号 : T?N?9?2?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?9?2?-?0?5? P?e?r?f?O?r?m?a?n?c?e? A?n?a?I?y?s?i?s? O?f? T?w?O? C?I?O?s?e?d? L?O?O?p? A?n?t?e?n?n?a? T?r?a?n?s?m?i?t? D?i?v?e?r?s?i?t?y? M?O?d?e?s? f?O?r? W?C?D?M?A? D?U? Z?1?i?-?m?i?D?, X?U?E? O?i?a?D?g?, Z?H?0?U? S?1?e?D?g?, W?U? W?e?i?-?1?i?D?g? ( S?c?h?O?O?l? O?f? I?I?f?O?r?m?a?t?i?O?I? E?I?g?.?, B?e?i? ?i?I?g? U?I?i?1?e?r?S?i?t?y? O?f? P?O?S?t?S? &? T?e?l?e?.?, B?e?i? ?i?I?g? l?0?0?8?7?6?, C?h?i?I?a?) A?b?s?t?r?a?c?t?: S?i?m?p?1?e? c?1?O?S?e? f?O?r?m? e?X?p?r?e?S?S?i?O?D?S? f?O?r? c?i?f?f?e?r?e?D?t? c?i?V?e?r?S?i?t?y? m?e?t?1?O?c?S?'? t?1?e?O?r?e?t?i?c?a?1? p?e?r?f?O?r?m?a?D?c?e? a?r?e? c?e?r?i?V?e?c? i?D? t?1?i?S? p?a?p?e?r? u?D?c?e?r? t?1?e? a?S?S?u?m?p?t?i?O?D? O?f? p?e?r?f?e?c?t? c?1?a?D?D?e?1? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D?.?W?1?e?D? c?1?a?D?D?e?1? e?S?t?i?m?a?t?i?O?D? e?r?r?O?r? S?1?O?u?1?c? D?e? c?O?D?S?i?c?e?r?e?c?, w?e? c?a?D? S?i?m?p?1?y? S?u?D?S?t?i?t?u?t?e? t?1?e? O?r?i?g?i?D?a?1? E?S?/? N?O?i?D? e?a?c?1? e?X?p?r?e?S?S?i?O?D? w?i?t?1? a? D?e?w? e?f?f?e?c?t?i?V?e? V?a?1?u?e?.? S?i?m?u?1?a?t?i?O?D? r?e?S?u?1?t?S? V?a?1?i?c?a?t?e? t?1?e? c?O?r?r?e?c?t?i?O?D? O?f? t?1?i?S? m?e?t?1?O?c?.? B?a?S?e?c? O?D? t?1?e? p?e?r?f?O?r?-? m?a?D?c?e? D?O?u?D?c?S? c?e?t?e?r?m?i?D?e?c? D?y? t?1?e?S?e? D?e?w? e?X?p?r?e?S?S?i?O?D?S?, w?e? S?t?u?c?y? t?1?e? p?e?r?f?O?r?m?a?D?c?e? O?f? t?1?e? t?w?O? c?1?O?S?e?c? 1?O?O?p? m?O?c?e?S? w?i?t?1? c?i?f?f?e?r?e?D?t? D?O?p?p?1?e?r? f?r?e?-? g?u?e?D?c?y? a?D?c? c?i?f?f?e?r?e?D?t? p?r?O?c?e?S?S?i?D?g? m?e?t?1?O?c?S? a?t? t?1?e? U?E? ( u?S?e?r? e?g?u?i?p?m?e?D?t?) .? K?e?y? w?O?r?d?s?: a?D?t?e?D?D?a? t?r?a?D?S?m?i?t? c?i?V?e?r?S?i?t?y?; p?a?i?r?-?w?i?S?e? e?r?r?O?r? p?r?O?D?a?D?i?1?i?t?y?; D?i?t? e?r?r?O?r? r?a?t?e?; L?M?S? a?c?a?p?t?i?V?e? p?r?e?c?i?c?t?i?O?D? 1?引 言 移 动 通 信 中 信 道 传 输 条 件 较 恶 劣 , 调 制 信 号 在 到 达 接 收 端 前 常 常 经 历 了 严 重 衰 落 , 这 不 利 于 信 号 的 接 收 检 测 , 天 线 分 集 技 术 是 对 抗 信 道 衰 落 的 有 效 措 施 之 一 .?当 前 的 各 种 无 线 通 信 系 统 普 遍 在 基 站 使 用 多 个 ( 一 般 为 2?) 有 一 定 间 隔 或 不 同 极 化 的 收 天 线 来 提 供 空 间 分 集 或 极 化 分 集 , 以 改 善 上 行 信 道 的 接 收 性 能 , 移 动 台 ( 特 别 是 手 机 ) 在 价 格 、 体 积 和 电 池 容 量 等 方 面 的 限 制 , 使 得 在 移 动 台 实 现 天 线 收 分 集 一 般 不 可 行 , 改 善 下 行 信 道 性 能 的 另 一 思 路 是 在 基 站 处 实 现 天 线 发 分 集 , 但 它 不 如 天 线 收 分 集 直 观 , 处 理 起 来 也 相 对 复 杂 .? 近 几 年 对 天 线 发 分 集 技 术 的 研 究 相 当 活 跃 , 也 取 得 了 一 些 令 人 瞩 目 的 成 果 , 这 主 要 包 括 : 文 献 [ l?] 等 计 算 了 多 天 线 发 系 统 在 衰 落 信 道 中 的 信 道 容 量 , 得 到 多 天 线 系 统 容 量 远 大 于 单 天 线 系 统 、 且 当 收 天 线 数 目 大 于 或 等 于 发 天 线 数 目 时 系 统 容 量 至 少 随 发 天 线 数 目 线 性 增 加 等 有 指 导 意 义 的 结 论 ; V?.? T?a?r?O??1? 等 在 他 们 相 继 发 表 的 文 献 [ 2? ~? 4?] 等 文 中 提 出 将 编 码 、 调 制 和 天 线 发 分 集 有 机 结 合 的 空 时 卷 积 码 和 分 组 码 ; 文 献 [ 5?] 提 出 一 种 在 移 动 台 仅 需 简 单 处 理 的 天 线 发 分 集 技 术 , 它 是 文 献 [ 4?] 的 特 例 , 但 文 献 [ 4?] 受 其 启 发 产 生 , 并 已 被 W?C?D?M?A? 建 议 采 纳 为 开 环 发 分 集 方 案 ; 文 献 [ 6?] 提 出 基 于 部 分 信 道 状 态 信 息 反 馈 ( P?I?F?) 的 闭 环 发 分 集 思 想 , 它 可 看 作 是 W?C?D?M?A? 建 议 中 闭 环 发 分 集 的 前 身 .? W?C?D?M?A?建 议 [ 7?] 定 义 了 两 种 闭 环 分 集 模 式 , 它 们 和 文 献 [ 6?] 中 方 案 均 有 一 定 差 异 , 而 且 文 献 [ 6?] 中 方 案 较 简 单 , 分 析 时 也 只 讨 论 了 最 理 想 化 的 情 况 .?本 文 的 主 要 目 的 是 要 对 它 们 的 理 论 性 能 和 实 际 处 理 进 行 更 深 入 研 究 , 这 包 括 推 导 两 种 闭 环 发 分 集 模 式 的 理 论 性 能 界 , 研 究 信 道 变 化 速 率 、 信 道 估 计 和 预 测 方 法 对 实 际 接 收 性 能 的 影 响 .? 2?W?C?D?M?A? 中 的 两 种 闭 环 发 分 集 模 式 图 l? 是 两 种 闭 环 模 式 的 通 用 原 理 框 图 , 它 们 的 工 作 原 理 为 : 用 户 设 备 根 据 所 接 收 的 下 行 C?P?I?C?H? ( 公 共 导 频 信 道 ) 的 第 ? 个 时 隙 来 估 计 各 发 天 线 的 信 道 响 应 , 并 据 此 以 使 P? =? w?H?H?H?H?w? 最 大 来 确 定 调 整 量 , 其 中 w? 是 由 图 中 两 个 调 整 权 组 成 的 列 矢 量 , H? 则 是 由 两 个 天 线 的 信 道 响 应 ( 乘 性 干 扰 ) 组 成 的 行 矢 量 .? 在 模 式 l? 中 所 需 计 算 的 调 整 量 只 有 相 位 , 模 式 2? 中 则 既 有 相 收 稿 日 期 : 2?0?0?0?-?0?5?-?l?5?; 修 回 日 期 : 2?0?0?0?-?0?9?-?2?5? 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 项 目 ( N?O?.?6?9?8?9?6?2?4?3?) 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? 位 又 有 幅 度 .?该 调 整 量 被 量 化 为 l?b?i?t? ( 相 位 调 整 量 , 模 式 l? 中 ) 或 4?b?i?t?S? ( 其 中 前 3?b?i?t?S? 对 应 相 位 、 最 后 l?b?i?t? 对 应 幅 度 , 模 式 2? 中 ) F?S?M? ( 反 馈 信 令 消 息 ) , 在 上 行 D?P?C?C?H? ( 专 用 物 理 控 制 信 道 ) 的 l? 个 或 连 续 4? 个 时 隙 中 的 F?B?I? ( 反 馈 信 息 ) 域 D?b?i?t? 位 上 传 输 , 基 站 端 则 会 在 下 行 D?P?C?H? ( 专 用 物 理 信 道 ) 的 ( ? +? l?) m?O?d? l?5? 或 ( ? +? 2?) m?O?d? l?5? 时 隙 的 导 频 符 号 域 开 始 按 接 收 的 命 令 字 调 整 .? 图 l? 两 种 闭 环 发 分 集 模 式 的 原 理 框 图 !?“?#?闭 环 模 式 #? 在 具 体 计 算 前 若 对 应 的 下 行 时 隙 号 为 奇 , 第 2? 个 天 线 的 信 道 响 应 先 进 行 !?/?2? 角 度 的 预 旋 转 , 若 时 隙 号 为 偶 则 不 旋 转 .? 因 在 模 式 l? 中 第 一 个 天 线 并 不 调 整 ( w?l?恒 为 l?) , 实 际 上 只 需 计 算 第 l? 个 天 线 的 信 道 响 应 与 旋 转 后 第 2? 个 天 线 信 道 响 应 的 相 角 差 , 若 该 值 位 于 [ -? !?/?2?, !?/?2?] 则 量 化 为 O?、 若 位 于 [ !?/?2?, 3?!?/? 2?] 则 量 化 为 !?, 并 分 别 对 应 O?、 l?b?i?t? F?S?M? 进 行 发 送 .?基 站 收 到 该 命 令 字 后 , 结 合 时 隙 号 去 对 应 真 正 的 相 位 调 整 量 , 并 计 算 第 2? 个 天 线 的 发 调 整 权 .? !?“?!?闭 环 模 式 !? 用 户 设 备 在 计 算 调 整 权 前 不 进 行 预 旋 转 , 基 站 端 也 不 作 相 应 处 理 .?为 获 取 最 佳 性 能 , 用 户 端 每 一 时 隙 都 从 剩 余 组 合 中 挑 选 最 佳 调 整 值 以 确 定 当 前 时 隙 应 该 上 传 的 控 制 b?i?t?, 而 非 4? 个 时 隙 算 一 次 .?基 站 端 采 用 的 也 是 连 续 调 整 , 即 在 每 个 发 时 隙 都 调 整 而 非 4? 个 时 隙 调 一 次 .?为 此 基 站 实 际 使 用 的 是 4? 个 与 各 个 控 制 位 相 对 应 的 最 新 接 收 b?i?t?.?闭 环 模 式 2? 中 两 个 天 线 的 发 权 值 幅 度 一 个 为 !?O?.?2?一 个 为 !?O?.?8? , 第 2? 个 发 天 线 的 权 相 位 有 i? !?/?4? ( i? 从 -? 3? 到 +? 4?) 等 8? 种 可 能 的 取 值 .? !?“?$?模 式 #? 中 信 道 响 应 预 旋 转 作 用 的 简 单 分 析 由 协 议 [ 7?] , 用 户 设 备 按 式 a?r?g? m?a?X? w? ( w?H?( !?H?h?H?) ( h?!?) w?) 计 算 调 整 权 w?, 其 中 !? 为 旋 转 矩 阵 , 其 型 为 d?i?a?g? ( l? e? ?!?r?) ( 对 角 阵 ) .? 基 站 端 则 实 际 按 !?w? 进 行 调 整 , 因 w? 的 第 一 个 元 素 恒 为 l?, 第 二 个 元 素 仅 有 相 位 !?可 变 , 故 它 可 用 !?=?!?l?-? ( !?2?+?!?r?) 计 算 , 对 应 的 F?S?B? 为 F?S?B?i? !?=? i?I?t? { [ ( !? i? l?-? ( !? i? 2?+?!? i? r?) +?!?/?2?) m?O?d? 2?!?] /?!?} , 基 站 应 根 据 它 尽 可 能 准 确 地 恢 复 !?+?!?r?以 用 于 第 2? 个 天 线 的 相 位 调 整 .?协 议 中 建 议 的 方 法 为 : w?2?=? ( e? ? ( F?S?B?i? -? l? !? !?+?!? i? -? l? r? ) +? e? ? ( F?S?B?i? !?!?+?!? i? r?) ) /?!?2?( l?) 由 于 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?只 有 两 种 组 合 O?、 !?/?2? 或 !?/?2?、 O?, 当 假 设 前 后 两 个 时 隙 中 的 信 道 响 应 ( 主 要 指 乘 性 干 扰 的 相 位 ) 完 全 相 关 时 , 以 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?取 O?、 !?/?2? 为 例 对 !?l?-?!?2?按 区 间 进 行 讨 论 可 得 : 当 !?l? -?!?2?“?[ ( m? -? l?) !?/?2?, m?!?/?2?) ( m? =? l?、 2?、 3?、 4?) 时 , w?2?=? e? ? ( 2?m? -? l?) !?/?4? ( 2?) 由 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?在 权 值 计 算 式 中 位 置 的 对 称 性 , 可 知 当 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?取 !?/?2?、 O? 时 的 权 值 与 上 式 相 同 , 故 在 D?O?p?p?I?e?r? 频 率 较 小 时 该 法 实 际 可 起 到 文 献 [ 6?] 中 2?b?i?t?S? 控 制 的 效 果 .? 当 前 后 两 个 时 隙 中 的 信 道 响 应 不 是 完 全 相 关 , 即 !? i? -? l? l? -? !? i? -? l? 2? 与 !? i? l?-?!? i? 2?不 相 等 时 , 仍 以 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?取 O?、 !?/?2? 为 例 , 可 得 : 当 !? i? l?-?!? i? 2?“?[ I?!?, ( I? +? l?) !?] 且 !? i? -? l? l? -?!?i? -? l? 2?“?[ ( 2?m? -? l?) !?/?2?, ( 2?m? +? l?) !?/?2?] 时 ( 其 中 m?、 I? 取 O? 或 l?) , w?2?=? e? ? [ ( 2?m? -? l?) ( 2?I? +? l?) +? 2?] !?/?4? ( 3?) 可 见 此 时 它 能 起 到 平 滑 的 效 果 .?由 对 称 性 可 知 当 !? i? -? l? r? 、 !?i?r?取 !?/?2?、 O? 时 , 该 法 也 能 起 到 平 滑 的 效 果 .? $?理 论 性 能 计 算 为 简 化 分 析 假 设 接 收 端 相 应 于 发 分 集 的 处 理 在 R?A?K?E? 接 收 机 多 径 分 离 和 相 位 相 干 合 并 ( 以 最 强 径 相 位 为 参 考 ) 后 进 行 , 需 指 出 的 是 这 并 不 是 最 佳 方 案 , 会 有 一 定 的 性 能 损 失 ( 我 们 正 在 对 此 进 行 改 进 研 究 ) .?考 虑 R?A?K?E? 接 收 机 效 果 后 的 信 道 可 看 作 是 平 坦 衰 落 信 道 , 该 信 道 的 乘 性 干 扰 由 第 l? 个 发 天 线 相 应 各 延 时 径 的 复 高 斯 乘 性 干 扰 合 并 值 ( 因 有 第 2? 个 发 天 线 信 道 响 应 的 影 响 , 合 并 方 式 具 有 一 定 的 随 机 性 , 而 不 是 等 增 益 合 并 ) 加 上 第 2? 个 发 天 线 相 应 各 径 乘 性 干 扰 的 合 并 值 组 成 , 在 此 基 础 上 我 们 假 设 来 自 不 同 天 线 的 衰 落 相 互 独 立 且 总 统 计 特 性 相 同 以 使 分 集 增 益 最 大 , 故 等 效 信 道 的 乘 性 干 扰 可 进 一 步 简 化 为 两 个 独 立 同 分 布 复 高 斯 过 程 的 和 , 基 于 以 上 简 化 考 虑 我 们 得 到 两 种 闭 环 模 式 的 接 收 信 号 模 型 为 : r?m?-?l?( t?) =?E?S?/? !? 2? [ “?l?( t?) +? w?2?( t?) “?2?( t?) ] S? ( t?) +? I? ( t?) =?E? !?S?“?'?m?-?l? ( t?) S? ( t?) +? I? ( t?) ( 4?) r?m?-?2?( t?) =?E? !?S? [ w?l?( t?) “?l?( t?) +? w?2?( t?) “?2?( t?) ] S? ( t?) +? I? ( t?) =?E? !?S?“?'?m?-?2? ( t?) S? ( t?) +? I? ( t?) ( 5?) 其 中 E?S?为 符 号 能 量 ; 乘 性 干 扰 “?l?( t?) 、 “?2?( t?) 是 均 值 为 O?、 实 、 虚 部 方 差 各 为 l?/?2? 的 独 立 同 分 布 复 高 斯 随 机 过 程 ; I? ( t?) 是 均 值 为 O?、 实 、 虚 部 方 差 各 为 N?O?/?2? 的 复 高 斯 白 噪 声 ; S? ( t?) 代 表 发 送 信 号 在 调 制 星 座 中 的 复 低 通 表 达 , 其 平 均 功 率 已 归 一 化 .?这 样 定 义 的 目 的 是 确 保 总 的 符 号 能 量 与 噪 声 功 率 谱 密 度 之 比 恒 为 E?S?/? N?O?, 以 方 便 后 面 的 理 论 推 导 和 性 能 比 较 .? $?“?#?有 精 确 信 道 估 计 时 假 设 接 收 端 可 准 确 获 知 “?'? ( t?) , 并 据 此 按 M?L? ( 最 大 似 然 ) 准 则 进 行 检 测 , 则 在 只 有 两 个 可 选 输 出 的 条 件 下 将 发 送 的 S? c? 误 判 为 S? e?的 条 件 概 率 ( p?a?i?r?-?w?i?S?e? e?r?r?O?r? p?r?O?b?a?b?i?I?i?t?y?) 为 : P?E?P? ( S?c?#?S?e?\?“?'?) =? 0? ( E?S?\? S?c?-? S?e?\?2?#? /? ( 2?N?O?!?) ) ( 6?) 其 中 #?=? \?“?'? \? 2?.?上 式 按 #?的 分 布 进 行 平 均 得 到 的 才 是 真 正 有 意 义 的 误 判 概 率 , 正 是 由 于 单 天 线 和 各 种 分 集 天 线 的 #?具 有 不 同 的 统 计 特 性 , 它 们 才 有 不 同 的 性 能 , 下 面 我 们 推 导 不 同 情 况 下 的 P?E?P?.? 在 推 导 前 为 简 化 表 述 , 首 先 定 义 6? ( i?) =? E?S?i? /? ( 2?N?O?) , 其 中 i? =? \? S?c?-? S?e?\?2?.? $?“?#?“?#?单 天 线 2? 电 子 学 报 2?O?O?O? 年 P?E?P?0?N?E?( S?c?_?S?e?) =? l? 2? -? l? 2? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+? 2? ( 7?) *? !?“?#?“?$?闭 环 模 式 #? 闭 环 模 式 l? 中 的 信 道 响 应 预 旋 转 加 大 了 准 确 计 算 其 理 论 性 能 的 难 度 , 但 由 2?.?3? 部 分 的 分 析 可 知 其 性 能 优 于 不 进 行 预 旋 转 的 情 况 ( 即 文 献 [ 6?] 中 的 单 比 特 反 馈 控 制 ) , 同 时 又 比 完 全 消 除 相 位 差 异 的 等 增 益 合 并 差 , 故 这 里 我 们 改 而 计 算 它 们 的 理 论 性 能 , 以 确 定 模 式 l? 的 性 能 界 .?正 如 文 献 [ 6?] 中 分 析 的 , 当 使 用 单 比 特 简 单 反 馈 控 制 时 , 有 : !?=? m?a?X? ( \?“?l?+?“?2?\?2?/?2?, \?“?l?-?“?2?\?2?/?2?) 由 于 “?l?、 “?2?是 均 值 为 0?、 实 、 虚 部 方 差 各 为 l?/?2? 的 独 立 同 分 布 复 高 斯 变 量 , 故 ( “?l?+?“?2?) /?\?2?和 ( “?l?-?“?2?) /?\?2?也 是 均 值 为 0?、 实 、 虚 部 方 差 各 为 l?/?2? 的 独 立 同 分 布 复 高 斯 变 量 , 从 而 它 相 当 于 对 两 个 独 立 衰 落 ( “?l?+?“?2?) /?\?2?和 ( “?l?-?“?2?) /?\?2?实 现 了 选 择 分 集 .? 选 择 分 集 定 义 中 间 变 量 !?l?=? \?“?l?+?“?2?\? 2?/?2? 和 !?2?=? \?“?l?-?“?2?\? 2?/?2?, 则 有 : P?S?E?L?( !?? B?) =? P? ( !?l?? B?) P? ( !?2?? B?) =? l? -? 2?e?-? B?+? e?-? 2?B?, ( B?Z? 0?) 上 式 对 B? 求 偏 导 可 得 到 对 应 的 概 率 密 度 , 用 它 对 式 ( 6?) 求 平 均 后 有 : P?E?P?S?E?L?( S?c?_?S?e?) =? l? 2? -? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+? 2? +? l? 2? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+? 4? ( 8?) 等 增 益 合 并 定 义 中 间 变 量 r? =?\? !?、 r?l?=? \?“?l?\? /?\?2?和 r?2?=? \?“?2?\? /?\?2?, 则 有 : #?E?G?C? ( r?) =?#?( r?l?+? r?2?=? r?) =? e?-? r? 2? ( 4?r?2?-? 2?) ? r? 0? e?-? r? 2? l?i?r?l?+? 2?r?e?-? 2?r? 2? 由 概 率 论 知 识 可 得 : #?E?G?C? ( !?) =? l? 2?\? !? e?-?!?( 4?!?-? 2?) ? \?!? 0? e?-? r? 2? l?i?r?l?+? 2?\? !?e? -? 2? [] !? 从 而 : P?E?P?E?G?C? ( S? c?_?S?e?) =? ? ? 0? l? 2? \?!? ? ? 6? ( i?) \? !? · e?-? t? 2?/?2? i?t?e?-? 2?!?+? e?-?!?( 2?\? !?-? l? \? !? ) ? \?!? 0? e?-? r? 2? l?i?r? []l? i? !?=? ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? l? 2? -? l? 2? e?-? 2?t? 2?/? 6? ( i?) +? ? t?2?/? 6? ( i?) 0? e?-?!?( 2?\? !?-? l? \? !? ) ? \?!? 0? e?-? r? 2? l?i?r?l?i? {}!? i?t? =? l? 4? -? l? 4? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+?4? +? ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? · ? t?/? 6? ( i?\?) 0? e?-? r? 2? l? ? t?2?/? 6? ( i?) r?2? l? e?-?!?( 2?\? !?-? l? \? !? ) i? !?i?r?[] l? i?t? =? l? 4? -? l? 4? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+?4? +? ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? · ? t?/? 6? ( i?\?) 0? e?-? r? 2? l? ? t?/? 6? ( i?\?) r?l? e?-?“? 2? ( 2?“?-? l? “? ) 2?“?i?“?i?r? []l? i?t? 上 式 中 的 最 后 一 项 可 化 简 为 : ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? ? t?/? 6? ( i?\?) 0? e?-? r? 2? l?( -? 2?“?e?-?“? 2?) \? t?/? 6? ( i?\?) r?l?[] +? 0? i?r? {}l? i?t? =? ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? ? t?/? 6? ( i?\?) 0? ( 2?r?l?e?-? 2?r? 2? l?-? 2?t? 6? ( i? \? ) e?-? t? 2?/? 6? ( i?) e? -? r?2? l?) i?r?l?i?t? =? ? ? 0? l? 2? \?!? e?-? t? 2?/?2? ( l? 2? -? l? 2? e?-? 2?t? 2?/? 6? ( i?) ) i?t? -? ? ? 0? l? 2?!? 6? ( i? \? ) e?-? r? 2? l? · ? ? 6? ( i?) r? \?l? e?-? t? 2? ( 6? ( i?) +? 2?) /? ( 2?6? ( i?) ) i?t?2?i?r?l? =? l? 4? -? l? 4? 6? ( i?) 6? ( i?) \? +? 4? -? l? 6? ( i?) +? 2? 6? ( i?) 6? ( i?) \? +? 4? 最 终 我 们 得 到 : P?E?P?E?G?C?( S?c?_?S?e?) =? l? 2? -? l? 2? 6? ( i?) ( 6? ( i?) +? 4? \? ) 6? ( i?) +? 2? ( 9?) !?“?#?“?!?闭 环 模 式 $? 闭 环 模 式 2? 的 性 能 应 优 于 模 式 l?, 但 比 最 优 的 最 大 比 合 并 ( M?R?C?) 方 式 差 , 这 里 我 们 计 算 最 大 比 合 并 的 理 论 性 能 , 并 将 它 作 为 模 式 2? 的 性 能 上 界 .?此 时 有 !?=?“? 2? l?+?“? 2? 2?, 它 的 概 率 密 度 函 数 为 : #?M?R?C? ( !?) =?!?e?-?!? 因 而 有 : P?E?P?M?R?C?( S?c?_?S?e?) =? l? 2? -? 6? ( i?) +? 3? 2?6? ( i?) +? 4? 6? ( i?) 6? ( i?) \?+? 2? ( l?0?) !?“?$?考 虑 信 道 估 计 误 差 时 可 利 用 W?C?D?M?A? 协 议 中 的 下 行 C?P?I?C?H? ( 公 共 导 频 信 道 ) 进 行 信 道 估 计 , 每 一 C?P?I?C?H? 时 隙 各 有 l?0? 个 已 知 的 O?P?S?K? 调 制 符 号 在 两 个 天 线 上 发 送 , 这 两 个 导 频 符 号 序 列 相 互 正 交 , 当 假 设 在 一 个 时 隙 内 信 道 响 应 基 本 不 变 时 , 可 依 据 下 两 式 进 行 信 道 估 计 : ^? “?l?=?E? 9? i? =? 0? r? ( i?) S?e? l?( i?) /? ( l?0? E?p?/? \? 2?) =?“?l?+?E? 9? i? =? 0? I?r?( i?) S?e? l?( i?) /? ( l?0? E?p?/? \? 2?) =?“?l?+? I?'?l?( l?l?) ^? “?2?=?E? 9? i? =? 0? r? ( i?) S?e? 2?( i?) /? ( l?0? E?p?/? \? 2?) =?“?2?+?E? 9? i? =? 0? I?r?( i?) S?e? 2?( i?) /? ( l?0? E?p?/? \? 2?) =?“?2?+? I?'?2?( l?2?) 其 中 S? l?( i?) 和 S?2?( i?) 为 两 个 天 线 对 应 的 导 频 符 序 列 , r? ( i?) 是 C?P?I?C?H? 的 对 应 输 出 , E?p?为 公 共 导 频 信 道 中 每 一 符 号 期 的 总 能 量 , I?r?( i?) 是 均 值 为 0?, 实 、 虚 部 方 差 各 为 N?p? 0?/?2? 的 独 立 复 高 斯 噪 声 .?易 证 估 计 噪 声 I?'?l?、 I?'?2?是 均 值 为 0?, 实 、 虚 部 方 差 各 为 N?p? 0?/? ( l?0?E?p?) 的 独 立 ( 由 两 个 导 频 序 列 的 正 交 性 可 得 ) 复 高 斯 变 量 , 从 而 ^? “?l?是 均 值 为 0?, 实 、 虚 部 方 差 各 为 l?/?2? +? N?p? 0?/? ( l?0?E?p?) 的 复 高 斯 变 量 , 其 包 络 服 从 $? 2? =? l? +? N?p?0?/? ( 5?E?p?) 的 瑞 利 分 布 , 将 ^? “?l?/? l? +? N?p?0?/? ( 5?E?p? \? ) 记 为 ? “?l?, 则 ? “?l?和 原 “?l?的 分 布 相 同 , 类 似 地 可 定 义 ? “?2?, 易 知 二 者 独 立 .? 在 以 上 讨 论 的 基 础 上 将 式 ( 4?) 改 写 为 : r?m?-?l?( t?) =?E?S?/? \? 2? ( ^? “?l?( t?) -? I?'?l?( t?) +? w?l?( t?) ( ^? “?2?( t?) -? I?'?2?( t?) ) ) +? I? ( t?) =? E?S?( l? +? N?0?/? ( 5?E?p?) ) /? \? 2? [ ? “?l?( t?) +? w?l?( t?) ? “?2?( t?) ] +? I? ( t?) -? E?S?/? \? 2? ( I?'?l?( t?) +? w?l?( t?) I?'?2?( t?) ) =?E?'?S?/? \? 2? ( ? “?l? 3? 第 l?l?A?期 杜 志 敏 : W?C?D?M?A? 中 两 种 天 线 闭 环 发 分 集 模 式 的 性 能 分 析 *?限 于 篇 幅 , 本 文 仅 给 出 式 ( 9?) 的 具 体 推 导 过 程 .? ( t?) +? w?l?( t?) !? !?2?( t?) ) +? n?'? ( t?) ( l?3?) 上 式 表 明 信 道 估 计 误 差 导 致 有 效 信 噪 比 发 生 变 化 , 这 一 新 信 噪 比 为 : E?'?s?/? N?'?0?=? E?s?( l? +? N?p?0?+? ( 5?E?p?) ) N?0?+? E?s?N?p?0? /? ( 5?E?p?) ( l?4?) 通 常 导 频 信 道 的 发 射 功 率 等 于 或 大 于 业 务 信 道 的 发 射 功 率 , 这 里 我 们 假 设 最 坏 的 情 况 , 即 二 者 信 噪 比 相 等 , 从 而 E?'?s?/? N?'?0? =? 5?E?s?/? ( 6?N?0?) +? l?/?6?.?类 似 地 可 得 到 , 对 于 无 分 集 的 单 天 线 系 统 则 是 E?'?s?/? N?'?0?=? l?0?E?s?/? ( l?l?N?0?) +? l?/?l?l?.? 将 它 们 代 入 前 一 部 分 的 各 结 果 , 就 可 得 到 考 虑 信 道 估 计 误 差 后 的 P?E?P?.? !?“?!?从 P?E?P? 到 S?E?R? 和 B?E?R? 在 前 面 的 推 导 过 程 中 , 我 们 并 未 对 s? c? 或 s? e?的 具 体 形 式 提 出 要 求 , 也 就 是 说 前 面 的 结 果 适 用 于 各 种 调 制 方 式 ( 调 制 方 式 的 影 响 体 现 在 d? =? l? s?c?-? s?e?l?2?中 ) , 同 时 也 可 用 来 估 计 信 道 编 译 码 在 准 静 态 ( 指 在 一 个 码 序 列 期 间 信 道 响 应 基 本 不 变 ) 信 道 中 的 理 论 性 能 .?下 面 我 们 结 合 W?C?D?M?A? 建 议 将 前 各 P?E?P? 值 扩 展 到 更 有 意 义 的 误 符 号 率 S?E?R? 和 误 比 特 率 B?E?R?.? W?C?D?M?A? 中 下 行 D?P?C?H? 的 调 制 方 式 为 O?P?S?K?, 映 射 方 式 为 格 雷 映 射 , 即 相 邻 两 个 调 制 点 ( d? =? 2?) 间 只 有 一 比 特 差 异 , 不 相 邻 的 两 个 调 制 点 ( d? =? 4?) 间 有 两 个 比 特 差 异 .?故 对 各 分 集 方 式 均 有 : 2?P?E?P?
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本文标题:wcdma中两种天线闭环发分集模式的性能分析.pdf
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