（通信与信息系统专业论文）mccdma下行链路发送接收技术研究.pdf

m c c d m a 下行链路发送接收技术硪究 摘要 未来的无线移动通信的目标一最大程度的利用频谱资源，以提高 吞吐量和用户数量。m c c d m a 是一i 赁将多载波謦爨c d m a 瑟秘无线 接入技术结合葱来的技术，这种技术结合了o f d m 技术与c d m a 技 术二者的优点，能够有效的降低符号速率，使符号周期加长，抵抗频率 选择性衰落和实理准固步，阉醚又露满足套未来蜂窝系统中懿高遮高 容量，能够提供不同质爨不同速率服务的要求，已经成为下带移动通 信系统的一个热点。本文在实验室多载波调制和应用研究的基础上， 藿：曩研究讨论了以一f 瓣题。 1 m c 。c d m a 在准静态信道下的信道估计方法研究。这部分主要研 究娄采用楣干鳃调时，测嗣训练序剜在频域对以o f d m 为谖截方 式的m c c d m a 系统进行信j 蕴估计的算法。首先对m c - c d m a 信号通过多径衰落信道进行建摸，为以后几章的分析建立理论基 础，然骺根据准静态倍遭的特点，根据不阕懿估计准则掇舞凡释 信道估计算法，并对其进行理论分析和仿真结果，最厝根据性能， 复杂度，对算法的选择绘出续论。 2 m c c d m a 在高速移动倍道下的信道倍计方法研究。这部分在前 面的基础上，研究了在高速移动存在多普勒扩展时的信道估计算 法。蓄先对多酱勒扩嶷弓l 起麴l c l ( 予载波阂予拢) 和时闽选择性 衰落避行了分析和建模垂，并在此基础上定义了导频图案。然后 根据导频图案选择了几种在时间选择性衰落信道下的信道估计 算法进行讨论，通过仿真结果进行分析，从而验证导频图案设计 的合理性并给出对信道估计算法选择上的结论。 3 下行链路中的m c c d m a 多用户检测算法。在这部分中研究了 m c c d m a 多用户检测的算法，通过理论分析和仿真结果给出在 不同业务要求下合适的算法和参数选择。并对m c c d m a 系统 的频域分集效果，以及用户数与扩频增益之间的关系，通过计算 机仿真进行验证。 4 研究m c c d m a 技术与m i m o 技术相结合的几个关键问题，包 括追求空间分集效果的m c c d m a 与m i m o 的结合技术，追求 空间复用效果的m c c d m a 与m i m o 的结合技术，多天线下的 多载波信道估计，并给出理论分析与仿真结果。 关键词：m c c d m a 准静态信道高速移动信道信道估计多用户检 测频域分集扩频增益分集增益空间复用m i m o i n v e s t i g a t l 0 no fm c c d m a t r a n s m i t - r e c 嚣重v et 嚣c 珏n o l o g y i nd o w n l i n kc h a n n e l a b s t r a c t f u t u r e g e n e r a t i o n s o fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s w i l lb e d e s i g n e d w i t ht h ea i m o f m a k i n g t h eb e s t p o s s i b l eu s eo f t h e l i m i t e dr a d i o s p e c t r u m i no r d e rt of t l r t h e ri n c r e a s e t h r o u g h p u t a sw e l la su s e r c a p a c i t y m c - c d m as c h e m ec o m b i n e s o a h o g o n a l 盘e q u e n c y d i v i s i o n m u l t i p l e x i n g ( o f d m ) w i t hc d m a ，w h i c ha p p e a r st o b ea t t r a c t i v ef o r b r o a d b a n dw i r e l e s s i n t e g r a t e d s e r v i c e sn e t w o r k sb e c a u s ei tc a n s o m e t i m e so f f e rh i g h e rs p e c t r a le f f i c i e n c ya n di n c r e a s e df l e x i b i l i t y t o s u p p o r ti n t e g r a t e dh i 曲d a t a - r a t ea p p l i c a t i o n s w i t hd i f f e r e n tq u a l i t yo f s e r v i c er e q u i r e m e n t s 。t h ec o m b i n a t i o no fo f d ms i n g l i n ga n dc d m a s c h e m et h a ti tc a nl o w e rt h es y m b o lr a t ei ne a c hs u b c a r r i e rs ot h a t a l o n g e rs y m b o l d u r a t i o nm a k e si te a s i e r t o q u a s i ”s y n c h r o n i z e t h e t r a n s m i s s i o n s ，t h em a i nc o n t r i b u t i o no f t h i st h e s i sb a s e do nt h et a b s m u l t i c a r r i e rm o d u l a t i o nr e s e a r c hi si l l u s t r a t e di nf o l l o w i n g ： f i r s t l 2 ，, t h ec h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h mw i t ha i do f p i l o ts y m b o li n q u a s i s t o i c c h a n n e l i s i n v e s t i g a t e d a f t e r t h e s y s t e m m o d e lw a s e s t a b l i s h e da c c o r d i n gt ol i t e r a t u r e ，s e v e r a la l g o r i t h m s a r ed i s c u s s e da t v i e w p o i n to fp e r f o r m a n c e ，c o m p l e x i t y , a n dw ee v a l u a t et h ee s t i m a t o rb v s i m u l a t i n g ，t h ep e r f o r m a n c ei sp r e s e n t e di nt e r mo fb i te r r o rr a t e ( b e r ) ， s e c o n d l y , t h ec h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h mw i t ha i do f p i l o ts y m b o li n f a s t f a d i n g c h a n n e li s i n v e s t i g a t e d t h e m c c d m ar e c e p t i o no v e r c h a n n e lw i t hd o p p l e r s p r e a da n d t h ec o r r e s p o n d i n gt i m ev a r i a t i o n ，w h i c h a r ek n o wt oc o r r u p tt h eo r t h o g o n a l i t yo ft h es u b c a r r i e rw a v e f o r m s t h e e f f e c to fi c i h a sb e e n a n a l y z e d ，a n d t h e p e r f o r m a n c e o fm o b i l e p r o p a g a t i o n w i t h d o p p l e rs p r e a d s w a s a d d r e s s e d a c c o r d i n g t ot h e a n a l y s i so fc h a n n e l ，w ed e s i g n e dt h ep a t t e r no fp i l o ts y m b o la n ds e v e r a l c h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h m si sd i s c u s s e da tv i e w p o i n to f p e r f o r m a n c e ， c o m p l e x i t y , a n d w ee v a l u a t et h ee s t i m a t o rb y s i m u l a t i n g ，t h ep e r f o r m a n c e i sp r e s e n t e di nt e r mo fb i te r r o rr a t e ( b e r ) 。 t h i r d l y ，t h e d i f f e r e n t c o m b i n i n gs t r a t e g i e s a n dm u f f u s e rd e t e c t i o n a l g o r i t h m i nd o w n l i n ki s i n v e s t i g a t e d t h e m c c d m a f r e q u e n c y d i v e r s i t ya b i l i t yi sp r e s e n t e da n dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns p r e a d i n gg a i n a n dt h en u m b e ro fu s e ri sa n a l y z e d h o w e v e r , a l lo ft h ep e r f o r m a n c e a n a l y s i si sp r e s e n t e d i nt e r mo f b i te r r o rr a t e ( b e r ) f i n a l l y t h ep a p e rp r e s e n t sa n o v e r v i e wo fr e c e n tp r o g r e s si nt h ea r e a o fm u l t i p l e i n p u t m u l t i p l e - o u t p u t ( m 芏m o ) s p a c e t i m e c o d e dw i r e l e s s s y s t e m s ，a n d t h es c h e m eo fm c c d m ac o m b i n e dw i t ha n t e n n a a r r a y sa t t r a n s m i t t e ra n dr e c e i v e rt oi n c r e a s ed i v e r s i t y 鬈a i na n d o rt oe d h a n c et h e s y s t e mc a p a c i t y o nt i m ev a r i a n ta n df r e q u e n c y s e l e c t i v e c h a n n e l si s d i s c u s s e d t h ep a p e rf o c u so nt h ed i f f e r e n tc l a s s e do f t e c h n i q u e sa n d a l g o r i t h mp r o p o s e d w h i c h a t t e m p t t or e a l i z et h e v a r i o u sb e n e f i t so f m i m o i n c l u d i n gs p a t i a tm u l t i p l e x i n ga n ds p a c e - t i m ec o d i n gs c h e m e s a t l a s t ，t h ec h a n n e ll o g a r i t h mi nm i m o c h a n n e le n v i r o n m e n ti sp r e s e n t e di n t e r m o fb i te l l o rr a t e ( b e r ) 。 k e y w o r d s ：m c c d m a ，q u a s i s t a t i cc h a n n e l ，f a s tf a d i n gc h a n n e l ， c h a n n e le s t i m a t i o n ，m u t i u s e rd e t e c t i o n ，f r e q u e n c yd i v e r s i t y ，d i v e r s i t y g a i n ，s p a t i a lm u l t i p l e x i n g ，m i m o 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除t s c q = 特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。 申请学位论文与资料若有不实之处 本人签名 本人承担一切相关责任。 日期： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名 导师签名 日期： 日期： 禁一拳m c c d m a 挂本秘应爝翦煮移基本霸壤 第一章m c c d m a 技术的应用前景和基本原理 1 1 移动通信发展的现状 篇一代模援移动遴信系统歪逐渐退穗历雯舞台，第二代数字移动通信系统正在以前所未 有鲍速发蒙震，它销都是戬倦输语音篷务为主要嚣静。第三代移蘩遴信系统正在大蕊模裔用 纯豹藩夕，荚将撬 盐语音、数器戬驳裰鞭等多媒体逶倍监务。甓前，继第三代以后静来栗移 动通信系统”b e y o n d3 g ”或”4 g ”静技术磷究帮标狳建议工作正在紧张展开。 蕨移动通信系统掇供豹传输速率来看，第一代模叛系统爨供模叛语音鞭务褥筒孽酌信 令：第二代数字移动通信系绕蕈_ 蒂产传输速率为9 6 k b p s ，以g s m 斧珏n w c d m a 两个系统为 代表，主蒹僚输数字谮音，可以溺时使播多个对隙实魂稻对较高速率酌数据通信；而第三 代移动通信系统数据传输速率最高达2 m b p s ，其中：静正环境为2 m b p s ，慢速移动环境为 3 8 4 k b p s ，快速移动环境为1 4 4 k b p s ，翌星移动通信为9 6 k b p s ：下一代移瀚通信系统预计 系统速率可达到2 0 m b p s 甚至鬟离，国际电箭联盟正在着手有关标准的组织工作。为了实现 这一嚣标，必须从通信网络的交换、传输和接入等各个环节避行研究和突破。尤其麓在移 动环境和有限频谱资源条件下，如何稳定可靠搿效地支持高速率韵数据传输值褥研究。正 交频分夏用( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，o f d m ) 技术网络结构高度可扩 展，具有良好的抗噪声性能和抗多径信道干扰的能力以及频谱乖j 用率高而被普遍认为是下 一代移动通信系统必不可少的技术。 1 2m c c d m a 技术橇述 隶来的无线穆动遇信豹目标一最大程度的剥恩频谱资源，以提离霉吐基和用户数量。 多载波c d m a 是项蟪多载波彝c d m a 两皴无线接入技术结合越来的技术，予1 9 9 0 阜教 提出。1 7 】 o f d m 技术一鼗据在正交的予载波上佟输，每个子载波为平趣衰落，频谱效章商，信 道佶汁和均衡简革易实现，己经应_ 籍j 在数字电筏窬广播及w l a n 中。c d m a 技术一已经 嚣i 酉 北京邮电大学硕士学位论文 在3 g 中应用，其使用了分集以改善性能，具有接入方式灵活，频谱效率高，基站分布容易 等优点。作为将o f d m 技术与c d m a 技术相结合的多载波c d m a 技术结合了上述二者的 优点，能够有效的降低符号速率，使符号周期加长，能够有效的抵抗频率选择性衰落和实现准 同步，同时又可满足在未来蜂窝系统中的高速高容量，能够提供不同质量不同速率服务的要 求，已经成为下一带移动通信系统的一个热点。 1 多载波技术与c d m a 有很多种结合方式 8 】，例如在时域进行扩频的m c - d s c d m a 和 m t - c d m a 方案，以及在频域做扩频的m c c d m a 方案。由于下行链路中所有用户的信号 是由基站同步发出的，m c c d m a 通过频域扩频降低了符号速率，频域分集充分，其用户数 由码的互相关性和扩频增益决定，通过系统设计后每个子载波都经历平坦衰落，在进行准 确的信道估计后，可供选择的多用户检测合并的算法比较多，能根据实际情况来选择。在 t d d 的方式下，适合在下行链路中使用。 3 1 1 4 5 】 c o c 。c 2( ，( k l 韪砭 i i d a t a 1 置强叫 圈1 - 1m c c d m a 原理示意图 、 、 l 3 n c 也 娜f r e q u e n c y 图1 - 2m c c d m a 频谱形状示意图 1 3m c c d m a 基本原理 第2 页 第一章m c c d m a 技术的应用前景和基本原理 在本论文中，我们研究的系统调制方案是：每个用户的数据先扩频，再做串并转换，然后 通过交织，使同一个符号的c h i p 在独立的子信道上传输，这种方式通过设计交织方案，可 以在不同的信道环境下保证稳定的分集增益。 n 月m b 。( f ) = c ( h p p r 。( t p t c i t a ) ( 1 - 1 ) “：每个用户用来做块交织的符号数m ：用户数 m ：扩频增益n ：码片间隔t b ：数据符号间隔 将最( f ) 串并转换，交织后通过数字信号处理技术腰玎完成多载波调制，并要求仔1 f r 长 度大j 二, m 。 i n f o r m a t i o n d a 叠t a e n c o d e r o 也e r u s e r s p r e a d i n gc h i p ! r ：一= t r a n s m i t t e d 一案一臣h 。品岫k s 删 。! 羔一 图1 - 3m c c d m a 发送调制示意图 在接收端，接收信号通过去除循环前缀，f f 7 解调后，通过信道估计得到信道信息后 利用扩频码的正交性根据信道信息完成多用户检测合并，得到特定用户的数据符号。 d e t e c t i o n 1 图1 4m c c d m a 接收端解调示意图 第3 页 北京邮电大学硕士学位论文 1 4m c c d m a 的基本特点 m c c d m a 每一个数据符号经扩频后由几个子载波同时传送，所以其分集为频域分集， 其最主要的优势在于：接收机能够利用所有散射在频域的能量，并将接收到的信号频域内按 照一定的准则合并。而对于传统的d s c d m a 来说，随着多径数目的增加，难以全部利用 时域弥散的能量。1 3 6 j 对m c c d m a 来说，最重要的是其每个子载波上能够保证平坦衰落。因此在子载波间 隔和循环前缀长度的选取上一定要注意保证这个条件。 6 由于不同的子载波衰落的在幅度和相位上是不同的，在多用户的情况下，不同用户之 间的扩频码的正交性就会受到破坏，因此需要准确的信道估计来恢复，因此对于m c c d m a 来说，信道估计的准确性对分集增益的获得有决定性的作用 1 5 本论文的工作 由于m c c d m a 技术具备o f d m 技术的抗多径，均衡简单，适合无线宽带传输和c d m a 的多址接八方式灵活，多业务并行处理能力强的特点已经成为下一代移动蜂窝技术的热门选 择，并成为欧洲提出的 4 g ”无线移动宽带蜂窝通信的m a y r i c e ( m u l t i c a r r i e r c d 1 2 a t r a n s m i s s i o nt e c h n i q u e sf o ri n t e g r a t e db r o a d b a n dc e l l u l a rs y s t e m s ) 方案的核心技术。本论文 针对下行链路对m c c d m a 技术的几个关键问题做了研究和探讨，并给出理论分析和仿真曲 线，论文结构如下： 第一章介绍了m c c d m a 的基本原理和技术特点以及其在下一代移动蜂窝技术中的 地位，给出其调制框图和理论表达式，为以后几章的研究提供方便 第二章研究在准静态信道环境下的m c c d m a 系统的信道估计算法。首先给出准静态 信道的定义，并给出对应的实际环境。第二，建立多径信道模型，并对信号通过多径衰落信 道进行数学建模。第三，通过数学模型，根据不同的估计准则给出不同的信道估计算法。第 四，通过仿真评价不同的信道估计算法对系统误码率性能的影响。第五，对结果在性能，复 杂度，可实现性几个方面进行分析。 第三章研究在高速移动信道环境中的m c c d m a 系统的信道估计算法。首先通过理论 分析得出多径衰落，时间选择性衰落，多普勒扩展对信号失真影响的表达式。第二，根据理 第4 页 第一章m c c d m a 技水的应用前景和基本原理 论推导，得到对高速移动信道的豌化分橼方法，并绘出嵌撰。第三，根据实稣售遵懿数撼为 m c c d m a 系统的研究确立合遗的信道模型，包攒多嫒时廷，多经数曩，多普勒频移，共黠其理 论模型做仿真验证。第四，艰据信道模型，研究m c c d m a 下的信遂售计算滋，透过理论分振 和仿真得出分析结论。并根掇结论给燃一祧恰当鲍导频方鬟翘帧结槐。 第四章研究m c * c d m a 多用户检测的算法，频域分炙效果分毒斤，以及照户数以及扩 频增蒎之间的关系，通过理论分柝积仿真结果绘出在不同她势要求下台逶的算法和参数选 撵。 第五章硬究m c 。c d m a 技术m i m o 技术棚缝会蛇几个关键阉题，包挺遥求空闻分嶷 效果款m c c d m a 与m l m o 的结合技术，逡求空阕笺用效果瓣m c c d m a 与m i n i o 静结 合技术，多天线下的多载波售道镳计，共绘出耀论分援与傍囊结栗 菸六章对论文静王孛馨进行总续，势对下一步救工作撮出建议 参考文献 1 a ，c m c c o r m i c k ，e a a i s u s a , “m u l t i c a r r i e rc d m a f o rf u t u r eg e n e r a t i o nm o b i l e c o m m u n i c a t i o n ”，e l e c t r o n i c s & c o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n gj o u r n a l ，v o l u m e ：1 4 ，i s s u e ： 2 ，a p r i l 2 0 0 2p a g e s ：5 2 6 0 【2 】n m o r i n a g a ，m n a k a g a w a ，r k o h n o ， n e wc o n c e p t sa n dt e c h n o l o g i e s f o ra c h i e v i n gh i g h l yr e l i a b l e a n dh i g h c a p a c i t ym u l t i m e d i aw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n ss y s t e m s ”， c o m m u n i c a t i o n sm a g a z i n e ，i e e e ，v o l u m e ：3 5 ，i s s u e ：i ，j a n 。1 9 9 7p a g e s ：3 4 4 0 【3 】s 。s u w a , h 。a t a r a s h i ，m + s a w a h a s h i ，“p e r f o r m a n c ec o m p a r i s o nb e t w e e nm c d s c d m aa n dm c 。c d m af o rr e v e r s el i n kb r o a d b a n dp a c k e tw i r e l e s sa c c e s s ”，v e h i c u t a r t e c h n o l o g yc o n f e r e n c e ，2 0 0 2 ，p r o c e e d i n g s v t c2 0 0 2 f a l l 2 0 0 2 i e e e5 6 t h , v o l u m e ： 4 2 4 2 8s e p t 2 0 0 2p a g e s ：2 0 7 6 2 0 8 0v o l ，4 4 1g j r + p o v e g “t i m e d i v i s i o nd u p l e x c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s sf o rm o b i l em u l t i m e d i as e r v i c e s ”，p e r s o n a l ，i n d o o ra n dm o b i l er a d i oc o m m u n i c a t i o n s ，19 9 7 ，w a v e so f t h ey e a r2 0 0 0 p i m r c 9 7 ，t h e8 t hi e e ei n t e r n a t i o n a ls y m p o s i u mo n ，v o l u m e ：3 ，1 4 s e p t 1 9 9 7p a g e s ：1 0 3 4 1 0 3 7v 0 1 3 【5 】z h i y o n gp u ，x i a o h uy o u ，s h i x i nc h e n g ，“t r a n s m i s s i o n a n dr e c e p t i o no ft d di v l u l t i c a r r i e rc d m a s i g n a l s i nm o b 娃ec o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ”，v e h i c u l a rt e c h n o l o g yc o n f e r e n c e ，1 9 9 9i e e e4 9 t kv o l u m e ：3 ，1 6 2 0m a y1 9 9 9p a g e s ：2 1 3 4 - 2 1 3 8r o t 。3 第5 页 北京邮电大学硕士学位论文 6 8 h a r a , r p r a s a d ，“o v e r v i e w o fm u l t i e a r r i e rc d m a ”，c o m m u n i c a t i o n sm a g a z i n e ，i e e e ，v o l u m e ：3 5 ，i s s u e ：1 2 ，d e e 1 9 9 7p a g e s ：1 2 6 1 3 3 【7 1j + a 。c 。b i n g h a m ，“m u l t i c a r r i e rm o d u l a t i o nf o rd a t at r a n s m i s s i o n ：a ni d e aw h o s et i m eh a sc o m e ”，c o m m u n i c a t i o n sm a g a z i n e ，i e e e ，v o l u m e ：2 8 ，i s s u e ：5 ，m a y1 9 9 0p a g e s ：5 - t 4 8 n y e e ，j l i n n a r t z ，a n dgf e r r w e i s ，“m u l t i - c a r r i e rc d m a i ni n d o o rw i r e l e s sr a d i o n e t w o r k s ”+ i np r o c 。p r m r c ，y o k o h a m a , j a p a n ，1 9 9 3 ，p pt 7 2 2 1 7 2 6 第6 页 第二章准静态信道环境下的m c - c d m a 信道估计冀法 第二章准静态信道环境下筋m c c d m a 信遴彳砉计算法 盎子我们磅究戆m c c d m a 系统是应爆在无线移勘环境申静，艨以在接收蠛必矮要对 由于无线移动信道对信号造成的失真给予纠正，那么在相干解谰的前提下就存在一个对信道 衰落特征的估计和采用合适的方法对信号予以补偿的问题，这怒本章主要研究的内簿。 无线镶道是摆无线瞧波邋信鼹缝历鳇遴售臻壤，与蠢线巧壤蠼毙，圭于荚传竣过程中会 受到发送机和接收机之间的复杂地形，相对运动和空闻环境影响，要复杂的多。其对信号的 影响，可分为两大类第一类：丈尺度教应( l a r g e s c a l ee f f e c t s ) ，主要瓴括自1 蠡空间的传播损 耗秘臻影寝落，籀二类：小尺发效应，荬主罄是耄予镶号在无线售道中熬多经谴臻造成鼹袭 落，又根据信号的带宽，无线信道的最大时延，以及移动台的逐动速度可分为平坦褒落，频 率选择性衰落，快衰落，慢衰落【2 。大尺度效应主要使信号的功率产生衰减，而小尺度效 应会逵袋结号懿柩疫衰减，棰位旋转，并会 起塔| 簿菝潜扩襞，奉论文中研究售遵黯信号失 真稷度的影响时，主要考虑小尺度袋落为主。 我们对于小尺度衰落的光线信邋的定义上有两个很熬要的概念，即准静态信道和高速移 动豹存在多善勒扩震静信遘，零章主要磺究翦者麓遂嚣臻下懿馋遭 砉计算法，并奁菸基磷上 在下一章对存在多普勒扩展的信道馈计算法进行研究。 准静态信道的衰落特征为慢衰落，在这种环境下其符号间隔远逸小于信道的栩干时间， 鼠两可试为在遗续多个符号内其衰落特征不变，农实际中室内静止考爱态或者步行速度移动时 的无线信道都可归于此类信邋，在i m t 2 0 0 0 标准中提出的2 m b i t s 的遮率也是针对这种信道 的，所以对于m c c d m a 系统在这种信道环境下性能的研究魑很有实际意义。 2 1 信道建模 2 1 1 信道模型韵选取 由于我们研究的m c c d m a 技术是针对高滤无线蜂窝通信的下行链路的，因此我们选 取的信道模型为：”t h ev e h i c u l a r t e s t e n v i r o n m e n t ”m o d e l f r o m e t s i1 9 9 8 。为筒纯超觅，选 撂终端霸基站物理环竣为：市区走蛇半经3 0 0 米的六边型微蜂窝系统，天线为全囱天线。 第了页 北京邮电大学硕士学位论文 e t s i1 9 9 8 绘蠢匏信道溅量结果如下： c h a a n e lec h a n 吣e 由 s d o p p l e rp o w e r n 。t a p d d a x n s 。 o w e t d & d d 姆l n s y e t d b s d c c 扪d m l拜900c l a r k e l f j! li )_ jq a r k e ：o i 【4 3 7 c l a r k e 4 f ) 0 82 2 0每：c l a r k e 粥1 。3 ，c h r k e nl - 1 ，9越s0c i a r k e 1 4 0n j5 5 31 0c l a r k e xl 帅1 ：6 1 887c l a r k e 0 2 , t 0之+ 稻5- l s 7c l a r k e l j3 2 007 3 0* 0 ，9c l a r 砖 1 l4 3 0- 1 9 8 5 5 。i5c l a r k e 1 ：5 6 12 89 3 5 1 3 4c l a r k e 1 3 7 l 5 4辨s- i 3 。7c l a r k e 1 48 8 0。7 3 o 1 1 , 9c l a r k e l j1 0 7 (1 0 61 1 0 8+ 1 3 4c l a r k e l o【：引1 3 4 1 2 3 51 9 1c l a r k e l ?1 5 l )。1 7 ，4 3 1 31 8 4c l a r k e l s1 7 6 0蠢0 9 毒s s ， c l a r k e 图2 - l 信藏测量数据 对上淘静篱要说明：每条径为壤裁衰落绩邋，每条经鹣多经薅延稻跫遮功率都己徐塞， 多普勒谱为c l a r k 模型。 2 1 2 倍道的数学模黧 缘合考虑多经袭落鞠多普勒频够的影确，天线移动信遂建模为时变冲赘嫡应函数，其等 价低通形式为： c ( r ；f ) = ( f ) e 川唾啪0 2 r 一( f ) = 口( 删) e 讲哪 此处的c ( e f ) 意义为广义平稳复随机过耧，t 为时阀变爨 其相关函数为：。( r 1 , 7 2 2 ；缸) ：昙五【c ( r l ；r ) c ( r ：；f + 出) 】 上 第8 搬 第二肇准静悫信道环境下的虻一c d 倍檄估汁算法 在非襁荚敬射静前撩下，( 2 2 ) 式为 刍后【c + ( 气；f ) c ( r 2 ；f + f ) j = 政( 五；f ) d ( q 如) ( 2 - 3 ) 1 j 由f 2 3 ) 式可褥宙吾条露殛径楚不裾美静 徽据上瑟熬缀论弱广“义乎耩隧枫遘程静褥毪，可螽魏撩我们能对镶豢嚣于延径知邋英穰 率分布农冀相关蔽散( 多营载频穆) 对，那么对这个广义平爨复醚枫过程羧可以准确臻述了。 珑在我们把镯一条时廷径慰义旁零均蘧静复蕊新随枫避程时( 铡魏麓鄹裴藩) 。只器知道 其平均功率藏可馘冀孪其概率分布有了准确翁了簿。 对予多骜勒谱泉谈，虽然每繁辩延经楚不慰熬，瞧邋鬻鲍徽洼是：敬簇移最大鹣袈裰 作为参考您义信邋的多蒋赣功率谱。 1 】 潇信遵测量绪巢霹熟：信邋肖多少条径，簿条裰的功潦，辩延，多辫勒额移功攀潜类登。 髫瑟浅们就霹敦巍溅量参数对楼遵建模了。 2 。1 3 根据悟道参数设计m c c i ) m a 系统参数 系统带宽和样值遴率参考了m a t r i c e 方案的带宽擞窟：时域采样遵举为5 7 6 m ，系统 带宽为5 7 ，6 m ，选择原因：为保证能和u m t s 系统的空中接潮进行粼统间切换，熟采样频 率为3 。8 4 m 赫兹瓣熬鼗嫠，5 7 。6 m = 3 ，8 4 m x l 5 ，嚣霹我稻怒载凝速在5 g h z 。囊子m c c d m a 的调制是通过z 秘可来实嘎，所以我们选择子虢波数为1 0 2 4 ，礴时为保证频谱旁瓣的袋减，其中 7 6 8 个子载波为数据子载波，菠余为空子载波。 密于选彀镶邋携最大辩延怒：r 。= 1 7 6 u s ，罴襻颟攀建；毛。讯= 5 7 6 m ，酉褥一令 m c c d m a 符号瓣阉必：? 二= 1 0 2 4 + ( 1 5 7 ，6 材) = 1 7 7 8 u s ，在m c c d m a 系统中锻整要赡 一点就憝要僳垭每个子载波鲍擎坦袭藩 3 ，依照姥媛则选取循环前缀长度； = 2 1 6 ( 1 5 7 6 m ) = 3 7 5 u s ，大子i 。= l 。7 6 u s ，霆魏霹耱个竞整懿m c c d m a 符号孽亏阚： 霉。耐+ d = z “+ 瓦= 2 i 5 u s 。这量虢稍每一桉为1 0 r e s ，获t 5 令雾寸澈，每个对豫为3 1 个 m c - c d m a 符号。 为麓化起觅，扩频码选择的蹩w a l s h 硝，由于予载波数7 6 8 = 3 * 2 5 6 ，所以鬣大扩频增 益可到2 5 6 ，在繇统中扩频增髓可以灵活的没定为为4 - 2 5 6 ，狠据w a l s h 码的姆饿，最大 焉声鼗为：2 5 6 。 撼擘黄 北京邮电大学硕士学位论文 2 2 信道估计算法 在准静态信道建模过程中，不失般性，可信道模型做以下假设：( 1 ) 在每一个时隙内的 信道衰落特征不发生变化，由于在步行速度3 m s 的情况下信道的最大的多普勒频移为5 0 h z 可知信道的相干时间约为2 0 m s 远大于一个时隙的持续时间o 6 6 m s ，因此这个假设在理论上 是成立的。( 2 ) 定时和同步准确，用户发送符号的调制方式相同且等功率发送。 根据我们的假设和帧结构，我们通过在一个时隙中的第一个符号插入导频来完成整个时 隙的信道估计。 图2 - 2 m c c d m a 基站发送调制框图示意图( 用户数为n ) 豳2 - 3 移动台用户i 的接收解调框图 由于我们定义信道衰落特征在一个m c c d m a 符号内不变，因此可得出信道冲击响应 的等价低通形式： g ( r ) - = z 以。万。一r o t ) ( 2 4 ) 2 3 第l o 页 簿二掌准静悉信邀球境下薛鞴c e d 燃髂遭继汁舞法 霉：m c ，c d m a 符号时域榉镳满隔如：复黼褫变萤辨：多径数 满对：0 气瓦 焉焉：覆环豢缀瓣淘长度 在这撵g ( t ) 究全可根据阂2 - 1 构造。 根据系统设计可保证信滋的最大时延小于循环前缀的长度， 竣焉n 个予载波，那么发送穿戮为x ；【南鼍、，女+ ；l ( 灏域) 接收序列为r = 【虮“妇。，】 ( 频域) 这曼x 可豢俸导频训练廖剿，瓣么我饲鼹莹涎就是剥耀己始的发送序弼霹接收戮能嚣 本序烈，以及蕊暹帮噪声豹鹣一些缝诗特性对售道露撼 鑫诗。 辫2 - 4 基带檑号过多柽鬟落精邋录意毽 下一步裁怒挺x 亵y 鼹一穆线蛙美震联系越来，游熬主臻声鼠藤褥鑫我稠蕊鏊倍诗豁 参謦表达式。嶷予凌镪选撵瓣循环兹缀长发太于最大辩延，掰以搽诞撩号圈步熬愫撬下， 符号的露蠛彝黧与绩遒对域穗& 孽 ) 线瞧卷积霹鞋番藏蹩溪嚣卷积 y * d f t i d f d ( ) o ( g 4 n ) + 月) ( 2 5 ) 这璧表示攘环卷穗，7 1 , 失n 维魏噪声囱量，g i n l 瀑售遂离教纯拣津爨嚏艨，巍n 缝 两嚣，也鼗悬簸钠赝要悠诗靛瓣象。 下一步z 乍就是撼菩秘】秘髂道灼羚凑晌皮g ( f ) = 艿g 一霉) 相联系起卷，我们可| 蔓 m 翻赠稼秘酾纛不变法穰麓遵鹣渖击桶藏器。靠艿一致霉) 蔫鼓能得爨信遭懿离散挣壹黎 陂序歹f jg n 】，蠼农分嚣张。黪凝讨论； 心气垮为整数醚 那么蕊摊臻t 缀努确定，蔽弗】_ f 强，哎、，0 ，魂0 3 蕊l l 耍 j b 囊冁电大学矮士学位论文 b ) f 。，不均为整数的时候 搜g ( ) 为g ( ，) 的傅氏变抉，然后按照样值逮率l i t , ( 5 7 6 m ) 将其归一化为离散信号的 频域响应g 。，( ) ，然届将乳 ) 按照2 石n 间隔( n 为子载波数) ，在o - 2 s t 之间簿阀隔采样， 得到n 维向遣h n l ，徽明照，h n 为g i n 】的d f t n a 那么按此方法可譬导到g n 】的表达式 舻去p 寄州“k 巧s i n ( x