CDMA中的信道估计设计与仿真(演讲稿)

1、各位老师、同学：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中的信道估计设计与仿真，导师是童峥嵘教授。随着信息的高速发展，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。计算机、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巨大的冲击，同时对通信网传递信息的能力提出了更高的要求。移动通信出现于20世纪初，但真正发展却开始于20世纪40年代中期。从那时起，移动通信的发展大体可分为三代，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。CDMAA技术的的出现源源自

2、于人人类对更更高质量量无线通通信的需需求。第第二次世世界大战战期间因因战争的的需要而而研究开开发出CCDMAA技术，其思想想初衷是是防止敌敌方对己己方通讯讯的干扰扰，在战战争期间间广泛应应用于军军事抗干干扰通信信，后来来由美国国高通公公司更新新成为商商用蜂窝窝电信技技术。119955年，第第一个CCDMAA商用系系统（被被称为IIS-995）运运行之后后，CDDMA技技术理论论上的诸诸多优势势在实践践中得到到了检验验，从而而在北美美、南美美和亚洲洲等地得得到了迅迅速推广广和应用用。码分多址址CDMMA多址址方式中中的一种种，另外外还有频频分多址址方式、时分多多址方式式。CDMAA比其他他系统具

3、具有以下下几点非非常重要要的优势势。系统容量量大。2.系统统容量的的灵活配配置。3.系统统性能质质量更佳佳。4.频率率规划简简单。5.延长长手机电电池寿命命。6.建网网成本下下降。CDMAA系统原原理框图图：扩频通信信确切地地说称为为扩谱通通信更为为恰当，因为被被扩展的的是信号号频谱带带宽，不不过习惯惯上均称称为扩频频，它是是一类宽宽带通信信系统。它的主主要特征征是：扩扩频前的的信息码码元带宽宽远小于于扩频后后的扩频频码序列列（chhip）的带宽宽。(1)窄窄带和宽宽带通信信系统(2)扩扩频增益益(3)干扰容容限()两个常用用的公式式：仙农农公式信道容量量为扩频通信信系统的的优点 A.抗干扰扰

4、能力强强B.保密密性能强强 C.低功率率谱密度度 D.适于变变参信道道扩频通信信系统的的缺点 A.占用信信道带宽宽B.系统统实现复复杂 C.时变同同步困难难D.寻地地址码能能力小地址码和和扩频码码的设计计是码分分多址体体制的关关键技术术之一。理想的的地址码码和扩频频码主要要应具有有如下特特点：1.有足足够多的的地址码码；2.有尖尖锐的自自相关特特性；3.有处处处为零零的互相相关特性性；4.不同同码元数数平衡相相等；5.尽可可能大的的复杂度度。PN序列列有一个个很大的的家族，包含很很多码组组，例如如m序列、Golld序列列、GLL（Golld-LLikee）序列列、R-S序列列、DBBCH序序列

5、等等等现代数字字通信系系统常常常设计成成以非常常高的速速率传输输。卷积积码已应应用于很很多个同同系统，例如，不仅在在CDMMA移动动通信系系统种应应用卷积积编码译码，而且在在空间和和卫星也也应用。卷积码码的发展展产生了了很多有有线和无无线通信信信道数数字传输输的实际际应用。交织是排排列符号号序列的的过程。这种为为获得时时间分集集的重排排过程称称为交织织，可以以以两种种方法考考虑：块块交织和和卷积交交织。CDMAA20000的物物理层处处于其体体系结构构的最底底层，用用于完成成高层信信息与空空中无线线信号件件的相互互转换，同时也也是这种种无线通通信系统统的基础础。其可可分为前前向链路路物理信信道

6、和反反向链路路物理信信道。WCDMMA系统统的物理理信道按按时间分分为三层层结构：超帧、无线帧帧和时隙隙。WCCDMAA分为上上行链路路物理信信道和下下行链路路物理信信道。 TDD-SCCDMAA系统存存在三种种信道模模式：逻逻辑信道道、传输输信道和和物理信信道。信道(iinfoormaatioon cchannnells)即信号号的传输输媒质，它是以以传输媒媒质为基基础的信信号通路路，具体体地说，信道是是指由有有线或无无线电线线路提供供的信号号通路。信道的的作用是是传输信信号由信道的的定义可可以看出出，信道道可大体体分成两两类：一一类是狭狭义信道道，另一一类是广广义信道道。狭义信道道通常按按

7、具体媒媒介的不不同类型型可分为为有线信信道和无无线信道道。广义信道道通常也也可分成成两种：调制信信道和编编码信道道。衰落效应应、多径径效应与与时变效效应。对于CDDMA系系统，干干扰可分分类为系系统内部部干扰和和系统外外部干扰扰。1.内部部干扰:自干扰扰、同信信道干扰扰、共信信道干扰扰。2.外部部干扰： (1)强信号号干扰 (22)固定定频率的的干扰(3)宽宽频直放放站干扰扰(4)杂乱信信号干扰扰信道估计计系统框框图一般信道道估计过过程：信道信道估计模型估计得到的信号误差信号图3.2 一般信道估计过程Fig.3.2 General process of channel estimation论文

8、中介介绍比较较经典的的时域和和频域信信道估计计算法，这两种种算法分分别从时时域和频频域借助助训练序序列估计计信道脉脉冲响应应和信道道频域响响应来完完成的。从某个个角度来来说这两两个算法法是等价价的，只只是考虑虑的角度度不同而而已。频域信道道估计算算法在参参数估计计的时候候导致了了很高的的噪声分分量，这这个问题题对于那那些信道道衰减比比较大的的信道响响应影响响尤为明明显。这这里从时时域的角角度介绍绍最小二二乘方法法，通过过这个算算法能够够给出相相对较优优的性能能。为了很好好地说明明这个问问题，除除了实际际的和最最小二乘乘信道估估计算法法估计的的信道响响应外，我们还还提及另另一种信信道响应应，这个

9、个响应是是由每MM个训练练符号估估计的信信道响应应平均所所得。分别取滤滤波长NN=20ddB，P=200dB，信道长长Lh=20ddB；信信噪比SSNR=25ddB时，如图44.1得得到是信信道均方方误差真真实值与与估计值值的关系系曲线仿仿真图。此时图图形中“o”点所连连接的真真实值曲曲线与“x”点所连连接的估估计值曲曲线之间间误差较较大，曲曲线之间间重合不不明显。图4.22得到的的是N=10ddB，P=100dB，Lh=10ddB；信信噪比SSNR=25ddB时，信道均均方误差差真实值值与估计计值的关关系曲线线仿真图。此时图图形中“o”点所连连接的真真实值曲曲线与“x”点所连连接的估估计值曲

10、曲线之间间随着滤滤波长度度的减小小误差也也相应减减小，重重合度越越发明显显。图4.33得到的的是N=5dBB，P=5ddB，Lh=5dBB时；信信噪比SSNR=25ddB时，信道均均方误差差真实值值与估计计值的关关系曲线线仿真图。此时的的图形中中“o”点所连连接的真真实值曲曲线与“x”点所连连接的估估计值曲曲线几乎乎重叠，误差相相比达到到最小。通过得到到的仿真真图曲线线我们可可以看出出，随着着滤波长长度的不不断减小小，信道道均方误误差的估估计值和和真实值值也越接接近，由由此可以以看出此此方法的的信道估估计与滤滤波长度度有着密密切的关关系；同同时该方方法使用用比较简简单，多多用于简简单的信信道均

11、方方误差计计算中。该训练序序列信道道估计产产生了抽抽头系数数为0.5和0.335的信信道矩阵阵，根据据这个信信道矩阵阵产生一一个644*644新矩阵阵。仿真真当中序序列长度度为644*644，信道道长度664*664；根根据仿真真图形分分别研究究了最小小均方误误差和最最小二乘乘的均方方误差。仿真过程程中我们们选取了了5个不同同的信噪噪比点分分别是55dB、10ddB、15ddB、20ddB、25ddB；通过运运行程序序得出122组不同同的均方方误差数数据，取取其平均均值，得得到入图图4.44所示的的仿真曲曲线：X轴表示示信噪比比SNRR，Y轴表示示均方误误差MSSE；*点连接接的曲线线表示最最小二乘乘(LS)的均方方误差曲曲线，点点连接的的曲线表表示最小小均方误误差MMMSE的的均方误误差曲线线。通过过上面112组的的均方误误差数据据我们取取其平均均值，由由仿真图图形比较较可以得得出，在在信噪比比相同的的情况下下，如时时，MMMSE的的平均均均方误差差要小于于LS的平平均均方方误差。接下来来我们再再选取了了三个不不同的信信噪比值值，如图图所示取取分别等等于100dB、15ddB、20ddB的时时候进行行了比较较，此时时我们观观察图形形可以看看出，虽虽然MMMSE的的均方误误差还是是要小于于LS的均均方误差差，但随随着信噪噪比值的的增大