CDMA中的信道估计设计与仿真.doc

1、CDMA中的信道估计设计与仿真早上好！我是来自 07 通信一班的孙毅，我毕业设计的题目是CDMA 中的信道估量设计与仿真，导师是童峥嵘教授。随着信息的高速进展，人类社会进入了一个前所未有的信息量急剧增长的信息时代。运算机、互联网、各种通信技术迅速兴起，给人类的物质和精神生活带来了翻天覆地的变化。与之对应，人们对通信业务有了更高层次和更高质量的要求，这对通信业务的容量产生了庞大的冲击，同时对通信网传递信息的能力提出了更高的要求。移动通信显现于20 世纪初，但真正进展却开始于 20 世纪 40 年代中期。从那时起，移动通信的进展大体可分为三代，即模拟移动通信系统、数字移动通信系统和现代移动通信系统

2、。CDMA 技术的显现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA 技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995 年，第一个 CDMA 商用系统（被称为 IS-95）运行之后， CDMA 技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验，从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。码分多址 CDMA 多址方式中的一种，另外还有频分多址方式、时分多址方式。CDMA 比其他系统具有以下几点专门重要的优势。系统容量大。2.系统容量的灵活配置。3.系统性能质量更佳。4.频率规划简

3、单。5.延长手机电池寿命。6.建网成本下降。CDMA 系统原理框图：扩频通信确切地讲称为扩谱通信更为恰当，因为被扩展的是信号频谱带宽，只是习惯上均称为扩频，它是一类宽带通信系统。它的要紧特点是：扩频前的信息码元带宽远小于扩频后的扩频码序列（chip）的带宽。(1)窄带和宽带通信系统 (2)扩频增益 Gp (3)干扰容限 (Mj )两个常用的公式：仙农公式CF gT lg(1S / N )信道容量为 CB log 2 (1S / N )扩频通信系统的优点A. 抗干扰能力强B.保密性能强C.低功率谱密度D.适于变参信道扩频通信系统的缺点A. 占用信道带宽B.系统实现复杂C.时变同步困难D.寻地址码

4、能力小地址码和扩频码的设计是码分多址体制的关键技术之一。理想的地址码和扩频码要紧应具有如下特点：1.有足够多的地址码；2.有尖锐的自有关特性；3.有处处为零的互有关特性；4.不同码元数平稳相等；5.尽可能大的复杂度。PN 序列有一个专门大的家族，包含专门多码组，例如m 序列、 Gold序列、 GL（Gold-Like ）序列、 R-S 序列、 DBCH 序列等等现代数字通信系统常常设计成以专门高的速率传输。卷积码已应用于专门多个同系统，例如，不仅在CDMA 移动通信系统种应用卷积编码译码，而且在空间和卫星也应用。卷积码的进展产生了专门多有线和无线通信信道数字传输的实际应用。交错是排列符号序列的

5、过程。这种为获得时刻分集的重排过程称为交错，能够以两种方法考虑：块交错和卷积交错。CDMA2000 的物理层处于其体系结构的最底层，用于完成高层信息与空中无线信号件的相互转换，同时也是这种无线通信系统的基础。其可分为前向链路物理信道和反向链路物理信道。WCDMA 系统的物理信道按时刻分为三层结构：超帧、无线帧和时隙。WCDMA 分为上行链路物理信道和下行链路物理信道。TD-SCDMA 系统存在三种信道模式：逻辑信道、传输信道和物理信道。信道 (information channels)即信号的传输媒质，它是以传输媒质为基础的信号通路，具体地讲，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作

6、用是传输信号由信道的定义能够看出，信道可大体分成两类：一类是狭义信道，另一类是广义信道。狭义信道通常按具体媒介的不同类型可分为有线信道和无线信道。广义信道通常也可分成两种：调制信道和编码信道。衰落效应、多径效应与时变效应。关于 CDMA 系统，干扰可分类为系统内部干扰和系统外部干扰。1.内部干扰 :自干扰、同信道干扰、共信道干扰。信道2.外部干扰：误差信号(1)强信号干扰(2)固定频率的干扰e(n)(3)宽频直放站干扰(4)杂乱信号干扰估量得到的信号 Y (n)信道估量系统框图信道估量模型图 3.2 一样信道估量过程一样信道估量过程 Fig：.3.2 General process of ch

7、annel estimation论文中介绍比较经典的时域和频域信道估运算法，这两种算法分别从时域和频域借助训练序列估量信道脉冲响应和信道频域响应来完成的。从某个角度来讲这两个算法是等价的，只是考虑的角度不同而已。频域信道估运算法在参数估量的时候导致了专门高的噪声重量，那个咨询题关于那些信道衰减比较大的信道响应阻碍尤为明显。那个地点从时域的角度介绍最小二乘方法，通过那个算法能够给出相对较优的性能。为了专门好地讲明那个咨询题，除了实际的和最小二乘信道估运算法估量的信道响应外，我们还提及另一种信道响应，那个响应是由每M 个训练符号估量的信道响应平均所得。1N1 NhLSx(n) xH (n)x(n)

8、 y(n)Nn 1N1nN1k M1 k Mh1( n)H(n)x(n) y(n)hLSx(n) xave _ LSN n 1N k 1n kn k分别取滤波长 N=20dB，P=20dB，信道长 Lh=20dB ；信噪比 SNR=25dB 时，如图 4.1 得到是信道均方误差真实值与估量值的关系曲线仿真图。现在图形中“ o”点所连接的真实值曲线与“ x”点所连接的估量值曲线之间误差较大，曲线之间重合不明显。图 4.2 得到的是 N=10dB， P=10dB，Lh=10dB；信噪比 SNR=25dB 时，信道均方误差真实值与估量值的关系曲线仿真图。现在图形中“ o”点所连接的真实值曲线与“ x

9、”点所连接的估量值曲线之间随着滤波长度的减小误差也相应减小，重合度更加明显。图 4.3 得到的是 N=5dB，P=5dB， Lh=5dB 时；信噪比 SNR=25dB 时，信道均方误差真实值与估量值的关系曲线仿真图。现在的图形中“ o”点所连接的真实值曲线与“ x”点所连接的估量值曲线几乎重叠，误差相比达到最小。通过得到的仿真图曲线我们能够看出，随着滤波长度的持续减小，信道均方误差的估量值和真实值也越接近，由此能够看出此方法的信道估量与滤波长度有着紧密的关系；同时该方法使用比较简单，多用于简单的信道均方误差运算中。该训练序列信道估量产生了抽头系数为 0.5 和 0.35 的信道矩阵，按照那个信

10、道矩阵产生一个 64*64 新矩阵。仿真当中序列长度为 64*64，信道长度 64*64 ；按照仿真图形分别研究了最小均方误差和最小二乘的均方误差。仿真过程中我们选取了5 个不同的信噪比点分别是5dB、10dB、15dB、20dB、 25dB；通过运行程序得出 12 组不同的均方误差数据，取其平均值，得到入图 4.4 所示的仿真曲线：X 轴表示信噪比 SNR， Y 轴表示均方误差 MSE；* 点连接的曲线表示最小二乘 (LS)的均方误差曲线， 点连接的曲线表示最小均方误差 MMSE 的均方误差曲线。通过上面 12 组的均方误差数据我们取其平均值，由仿真图形比较能够得出，在信噪比相同的情形下，如 SNR 5dB 时，MMSE 的平均均方误差要小于 LS 的平均均方误差。 接下来我们再选取了三个不同的信噪比值，如图所示取 SNR 分别等于 10dB、15dB、20dB 的时候进行了比较，现在我们观看图形能够看出，尽管 MMSE 的均方误差依旧要小