《第4讲信道估计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第4讲信道估计（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、l l无线移动信道的特点l l模型模型l l多径（频率选择性）和移动（多普勒扩展）多径（频率选择性）和移动（多普勒扩展）l l信道问题及解决l l失真失真l l干扰和噪声（损耗）干扰和噪声（损耗）l lCDMA系统l l频率选择性的慢衰落频率选择性的慢衰落l l信号问题和有关技术信号问题和有关技术8/8/20248/8/20241 1本讲内容l l信道估计的目的l l基本原理： FIR模型的系统辩识l l信道估计方法概述l l影响信道估计精度的因素及其改进l l信道估计算法举例（GSM和CDMA）8/8/20248/8/20242 2基础：MSE估计的例子8/8/20248/8/20243 3
2、基础：线性模型的最小方差无偏估计量l l无偏l l最小方差准则l l限制估计是无偏的且为线性，寻找最小方差估限制估计是无偏的且为线性，寻找最小方差估计计8/8/20248/8/20244 4基础：线性模型的最小方差无偏估计量8/8/20248/8/20245 5为什么要进行信道估计？为什么要进行信道估计？信道不理想缺陷信道时变特性均衡器、接收机等需要信道信息数字处理技术发展，可完成复杂运算8/8/20248/8/20246 6原理：FIR模型的系统辩识l l关键问题是探测信号的选取（MacWilliams和Sloane 1976证明应选取伪噪声序列）unZ-1Z-1Z-1+hn0hnp-1wn
3、hn1zn8/8/20248/8/20247 7原理：FIR模型的系统辩识l l相关法相关法hwnunDelaymxnzn8/8/20248/8/20248 8原理：FIR模型的系统辩识l l估计效果的评估估计效果的评估l l信号与估计误差比（信号与估计误差比（signalsignalesitmation_erroresitmation_error）l l噪声的影响噪声的影响l l归一化因子归一化因子8/8/20248/8/20249 9原理：FIR模型的系统辩识l l实际系统和辩识系统的输出差实际系统和辩识系统的输出差8/8/20248/8/20241010信道估计的方法和分类信道估计的方法
4、和分类l按照优化准则分类l最小均方误差MMSEl最大似然估计MLl最小二乘LS .l按照有无训练序列l非盲信道估计l盲信道估计l半盲信道估计l基于最小二乘的信道估计l基于训练序列的信道估计l基于相关的信道估计l数据辅助信道估计l基于判决反馈的信道估计8/8/20248/8/20241111影响信道估计精度的原因影响信道估计精度的原因l序列的统计特性l噪声（干扰）强度与统计特性l系统参数：AD精度、采样精度l信道统计特性、时变特性l算法的收敛速度l算法的稳定性8/8/20248/8/20241212 2GHz，100km/h，3径信道下AD量化比特数对性能的影响 -3-2-101234510-3
5、10-210-1100Ior/Ioc(dB)FERAD=10AD=8AD=6AD=48/8/20248/8/202413132GHz，100km/h，3径下采样率对性能的影响 -3-2-101234510-310-210-1100Ior/Ioc(dB)FER1/8 chip1/4 chip1/2 chip8/8/20248/8/202414148/8/20248/8/20241515信道估计算法的改进l l估计精度改进估计精度改进l l信号设计：构造良好的训练序列短训练与跟踪相结信号设计：构造良好的训练序列短训练与跟踪相结合（时隙导频）合（时隙导频）l l基于迭代的信道估计（利用解码或均衡器提
6、供的附加基于迭代的信道估计（利用解码或均衡器提供的附加信息）信息）l l插值、滤波与预测插值、滤波与预测l l收敛速度改进收敛速度改进l l开环和闭环开环和闭环( (迭代迭代) )l l跟踪速度改进跟踪速度改进l l维纳滤波和卡尔曼滤波维纳滤波和卡尔曼滤波l l其它改进其它改进l l估计信道变化速率估计信道变化速率8/8/20248/8/20241616原理：时变系统的跟踪（1）l l模型模型l l（信道估计）滤波器输入平稳，抽头是时变的（信道估计）滤波器输入平稳，抽头是时变的l l（自适应均衡）滤波器输入和抽头都是时变的（自适应均衡）滤波器输入和抽头都是时变的w0(n)u(n)w(n)y(n
7、)d(n) e(n)v(n)信道模型自适应滤波器 8/8/20248/8/20241717原理：时变系统的跟踪（2）l l一阶马尔科夫过程一阶马尔科夫过程l l多重回归过程多重回归过程z-1I(n)aIuH(n)v(n)d(n)w0(n)w0(n+1)马尔科夫过程 多重回归过程 8/8/20248/8/20241818车速估计（1）8/8/20248/8/20241919车速估计（2）l l电平交叉率（LCR）是指Rayleigh衰落包络归一化为本地RMS（均方根）信号电平后，以正斜率穿过某一指定电平的速率，每秒电平交叉的数目为： 8/8/20248/8/20242020例一： GSM系统l
8、l发射端l l数据源（含数据源（含CRCCRC、卷积编码、交织器）、卷积编码、交织器）l lGMSKGMSK调制器调制器l l移动信道l l接收端l l解调器解调器/ /均衡器均衡器l l解交织器和解码器解交织器和解码器 8/8/20248/8/20242121源数据序列 l l全速率语音业务（TCH/FS，13.3kbps）信道l l正常突发序列包括前后各58个信息比特、中间的26比特训练序列以及首尾各3个尾比特l l训练序列的一种：011101118/8/20248/8/20242222GMSK调制 l l在进行GMSK调制之前先对源数据序列进行差分编码 l l高斯滤波调制l l信道模型采
9、用GSM05.05的C.3中的信道模型C.3.1和C.3.48/8/20248/8/20242323解调和均衡8/8/20248/8/20242424GSM系统中的信道估计算法l l按最小二乘准则，寻找使误差平方和最小的参数序列作为对信道系数的估计l l其中其中a an n是是2626比特的训练序列比特的训练序列8/8/20248/8/20242525GSM系统中的信道估计算法8/8/20248/8/20242626例二： WCDMAcdma2000上行链路框图8/8/20248/8/20242727DS-CDMA系统的RAKE接收机l lBelloBello在在19631963年年针对衰落现
10、象针对衰落现象提出的宽平稳提出的宽平稳不相关散射概不相关散射概念（念（WSSUSWSSUS）8/8/20248/8/20242828信道估计的前提条件n信道系数hn在0N-1区间内保持恒定值（慢变）化n训练序列的自相关条件8/8/20248/8/20242929信道估计设计要点l l积分长度（相关长度）的影响积分长度（相关长度）的影响积分长度（相关长度）的影响积分长度（相关长度）的影响训练或训练或PNPN序列的互相关特性决定了估计精度序列的互相关特性决定了估计精度序列积分越长互相关影响越小序列积分越长互相关影响越小信道变换速度限制可用观测时间（积分长度）信道变换速度限制可用观测时间（积分长度）
11、信道估计的积分长度自适应调整（跟踪车速）信道估计的积分长度自适应调整（跟踪车速）l l基于预测的信道估计基于预测的信道估计基于预测的信道估计基于预测的信道估计由于由于PilotPilot信道占用信道容量，时隙信道占用信道容量，时隙PilotPilot无无PilotPilot时的信道估计值可通过插值或预测获得时的信道估计值可通过插值或预测获得其基础是信道变化速度是有限的（采样定理），时其基础是信道变化速度是有限的（采样定理），时间相关性间相关性8/8/20248/8/20243030参考书l lSteven M.Kay，统计信号处理基础估计与检测理论l lSimon Haykin, 自适应滤波器原理，电子工业出版社8/8/20248/8/20243131
