分形理论在多径衰落信道估计中的应用.PPT

CDMA系统中基于多普勒频移估计的信道估计方法 谢波 西安交通大学信通系 1.1 引言 移动通信信道的主要特征是由移动和多径传播引起的多径衰落现象。 第三代移动通信系统中，采用了宽带CDMA技术，可以利用RAKE接收机实现分集接收，信道估计对其性能有很大影响。 采用的一般方法是均值法，但这种固定平均的方法不适合3G系统信道变化速率范围大的环境。 信道参数变化的快慢由移动信道的最大多普勒频移决定。 1.2 系统模型 1.3 信道最大多普勒频移估计 1.4 信道估计 在信道变化平缓时，多时隙均值法能有效抑制信道估计中的噪声，取得比较准确的信道估计值。对于第三代移动通信系统来说，这种方法难以满足系统要求。这是因为3G系统要求支持的移动速度比较高，如要求正常工作的移动台速度上限为500km/h。此外，3G系统的载波频率为2GHz左右，比第二代系统高一倍多。所以，3G系统中的最大多普勒频移要比第二代大得多，这也意味着3G系统中信道变化有可能非常剧烈。而在进行信道估计时，为了保证信道估计的有效性，在一次信道估计的积分期间，信道应保持相对稳定。也就是说，最大多普勒频移越大时，信道相对稳定的时间越短，信道估计的积分长度也应该越短；最大多普勒频移越小时则应相反，以尽可能抑制信道估计值中的噪声。为了使RAKE接收机在从静止到500km/h的速度范围内都能有效工作，信道估计采用积分长度或权值固定的方法并不适合。如果根据已估计出的信道最大多普勒频移调整积分长度或权值，使信道估计在适当的积分长度或权值下工作，就能有效改善信道估计的有效性，从而提高接收机的性能。由于积分长度值只能为整数，其取值不连续，所以采用调整积分长度时只能达到近似最佳。本文提出一种根据信道最大多普勒频移调整参与信道估计 1.5 仿真结果及分析 图4示出fD*Tslot=0.3(移动速度为 259公里/小时)时分别应用基于导频、文[2]高斯二次插值及本文信道估计方法得到的不同信噪比下信道参数估计的误差曲线的仿真结果。其中，为每一时隙的持续时间，在WCDMA中=0.625ms。纵坐标的均方误差(MSE)是对信道参数估计误差的平方求平均计算得出。从图中可以看出用本文所提出的方法能较准确地估计出信道参数，提高信道参数的估计精度，而且信噪比越高，估计精度越高。 图5为在fD*Tslot=0.02(移动速度为17公里/小时)时应用导频、高斯二次插值及本文方法的接收误码率性能曲线。图6为fD*Tslot=0.3时的接收误码率性能曲线。从图5、6中可以看出，采用本文信道估计方法的RAKE接收机性能在高于一定信噪比时（约为4-5dB）好于采用导频和二次插值方法的接收机性能。由于系统正常工作时信噪比一般大于5dB，因此，采用本方法能更准确地估计信道参数，从而有效改善RAKE接收机的性能。 2.1 引言 从另一个角度考虑信道估计这个问题，可以认为信道估计实际上是对利用导频信号估计出的连续多个信道数据的采样值进行滤波的过程（平均方法是其中的一个特例）。与信道的最大多普勒频移相比，如果这个信道滤波器的带宽太窄，信道估计就不能及时有效地跟踪信道时变，导致信道估计的错误；如果滤波器带宽太宽，将导致信道估计结果中噪声的增加，影响估计结果的准确性。因此，信道估计滤波器带宽的设置十分重要。文[4][5]中分别提出了自适应信道估计滤波器。如果能够估计出信道的最大多普勒频移，然后相应调整信道估计滤波器的带宽，就能够取得较佳的信道估计结果。根据以上分析，本文提出了一种基于信道最大多普勒频移估计的自适应信道估计算法。该算法根据信道最大多普勒频移调整滤波器系数，得到合理的信道滤波器带宽，在不同的传播环境中，能够准确、有效地估计出信道参数。 2.2 自适应信道估计 2.3 仿真结果及分析 在Cadence SPW2000通信系统仿真平台上，对上述信道估计方法进行了数据仿真，结果如图1、2及3所示。系统采用连续导频，码片(chip)速率为3.686Mbits/s。在做RAKE接收性能仿真时，业务信道信号传输速率为115 kbits/s，数据帧长为5ms，信道模型为IMT2000(vehicular A)衰落信道模型，RAKE合并径数 为6。系统理想功控，导频信道信号功率比业务信道信号功率高6dB。仿真时假设在接收端的chip、符号及帧已经完全同步，且每帧估计一次信道最大多普勒频移，并重新计算最佳信道滤波器。 图1示出了Tf*fD=1.85（移动速度为200公里/小时）时分别应用基于无信道估计滤波、滑动平均及本文信道估计方法得到的不同信噪比下信道参数估计的误差曲线的仿真结果。其中，为最大多普勒频移。纵坐标的均方误差(MSE)是对信道参数估计误差的平方求平均计算得出，图中同时