第4講信道估計(jì)

無(wú)線移動(dòng)信道的特點(diǎn)模型多徑（頻率選擇性）和移動(dòng)（多普勒擴(kuò)展）信道問(wèn)題及解決失真干擾和噪聲（損耗）CDMA系統(tǒng)頻率選擇性的慢衰落信號(hào)問(wèn)題和有關(guān)技術(shù)5/21/20241本講內(nèi)容信道估計(jì)的目的基本原理：FIR模型的系統(tǒng)辯識(shí)信道估計(jì)方法概述影響信道估計(jì)精度的因素及其改進(jìn)信道估計(jì)算法舉例（GSM和CDMA）5/21/20242基礎(chǔ)：MSE估計(jì)的例子5/21/20243基礎(chǔ)：線性模型的最小方差

無(wú)偏估計(jì)量無(wú)偏最小方差準(zhǔn)則限制估計(jì)是無(wú)偏的且為線性，尋找最小方差估計(jì)5/21/20244基礎(chǔ)：線性模型的最小方差無(wú)偏估計(jì)量5/21/20245為什么要進(jìn)行信道估計(jì)？信道不理想／缺陷／信道時(shí)變特性均衡器、ＲＡＫＥ接收機(jī)等需要信道信息數(shù)字處理技術(shù)發(fā)展，可完成復(fù)雜運(yùn)算5/21/20246原理：FIR模型的系統(tǒng)辯識(shí)關(guān)鍵問(wèn)題是探測(cè)信號(hào)的選取（MacWilliams和Sloane1976證明應(yīng)選取偽噪聲序列）u[n]Z-1Z-1Z-1+hn[0]hn[p-1]w[n]hn[1]z[n]5/21/20247原理：FIR模型的系統(tǒng)辯識(shí)相關(guān)法hw[n]u[n]DelaymΣx[n]z[n]5/21/20248原理：FIR模型的系統(tǒng)辯識(shí)估計(jì)效果的評(píng)估信號(hào)與估計(jì)誤差比（signal－esitmation_error）噪聲的影響歸一化因子5/21/20249原理：FIR模型的系統(tǒng)辯識(shí)實(shí)際系統(tǒng)和辯識(shí)系統(tǒng)的輸出差5/21/202410信道估計(jì)的方法和分類按照優(yōu)化準(zhǔn)則分類最小均方誤差MMSE最大似然估計(jì)ML最小二乘LS...按照有無(wú)訓(xùn)練序列非盲信道估計(jì)盲信道估計(jì)半盲信道估計(jì)基于最小二乘的信道估計(jì)基于訓(xùn)練序列的信道估計(jì)基于相關(guān)的信道估計(jì)數(shù)據(jù)輔助信道估計(jì)基于判決反饋的信道估計(jì)5/21/202411影響信道估計(jì)精度的原因序列的統(tǒng)計(jì)特性噪聲（干擾）強(qiáng)度與統(tǒng)計(jì)特性系統(tǒng)參數(shù)：AD精度、采樣精度信道統(tǒng)計(jì)特性、時(shí)變特性算法的收斂速度算法的穩(wěn)定性5/21/2024122GHz，100km/h，3徑信道下

AD量化比特?cái)?shù)對(duì)性能的影響-3-2-101234510-310-210-1100Ior/Ioc(dB)FERAD=10AD=8AD=6AD=45/21/2024132GHz，100km/h，3徑下

采樣率對(duì)性能的影響-3-2-101234510-310-210-1100Ior/Ioc(dB)FER1/8chip1/4chip1/2chip5/21/2024145/21/202415信道估計(jì)算法的改進(jìn)估計(jì)精度改進(jìn)信號(hào)設(shè)計(jì)：構(gòu)造良好的訓(xùn)練序列／短訓(xùn)練與跟蹤相結(jié)合（時(shí)隙導(dǎo)頻）基于迭代的信道估計(jì)（利用解碼或均衡器提供的附加信息）插值、濾波與預(yù)測(cè)收斂速度改進(jìn)開環(huán)和閉環(huán)(迭代)跟蹤速度改進(jìn)維納濾波和卡爾曼濾波其它改進(jìn)估計(jì)信道變化速率5/21/202416原理：時(shí)變系統(tǒng)的跟蹤（1）模型（信道估計(jì)）濾波器輸入平穩(wěn)，抽頭是時(shí)變的（自適應(yīng)均衡）濾波器輸入和抽頭都是時(shí)變的w0(n)u(n)w(n)Σy(n)d(n)＋e(n)Σv(n)信道模型自適應(yīng)濾波器－5/21/202417原理：時(shí)變系統(tǒng)的跟蹤（2）一階馬爾科夫過(guò)程多重回歸過(guò)程z-1Iω(n)aIuH(n)Σv(n)d(n)w0(n)w0(n+1)馬爾科夫過(guò)程

多重回歸過(guò)程

5/21/202418車速估計(jì)（1）5/21/202419車速估計(jì)（2）電平交叉率（LCR）是指Rayleigh衰落包絡(luò)歸一化為本地RMS（均方根）信號(hào)電平后，以正斜率穿過(guò)某一指定電平的速率，每秒電平交叉的數(shù)目為：

5/21/202420例一：GSM系統(tǒng)發(fā)射端數(shù)據(jù)源（含CRC、卷積編碼、交織器）GMSK調(diào)制器移動(dòng)信道接收端解調(diào)器/均衡器解交織器和解碼器

5/21/202421源數(shù)據(jù)序列全速率語(yǔ)音業(yè)務(wù)（TCH/FS，13.3kbps）信道正常突發(fā)序列包括前后各58個(gè)信息比特、中間的26比特訓(xùn)練序列以及首尾各3個(gè)尾比特訓(xùn)練序列的一種：01115/21/202422GMSK調(diào)制在進(jìn)行GMSK調(diào)制之前先對(duì)源數(shù)據(jù)序列進(jìn)行差分編碼高斯濾波＋調(diào)制信道模型采用GSM05.05的C.3中的信道模型C.3.1和C.3.45/21/202423解調(diào)和均衡5/21/202424GSM系統(tǒng)中的信道估計(jì)算法按最小二乘準(zhǔn)則，尋找使誤差平方和最小的參數(shù)序列作為對(duì)信道系數(shù)的估計(jì)其中an是26比特的訓(xùn)練序列5/21/202425GSM系統(tǒng)中的信道估計(jì)算法5/21/202426例二：WCDMA／cdma2000

上行鏈路框圖5/21/202427DS-CDMA系統(tǒng)的RAKE接收機(jī)Bello在1963年針對(duì)衰落現(xiàn)象提出的寬平穩(wěn)不相關(guān)散射概念（WSSUS）5/21/202428信道估計(jì)的前提條件信道系數(shù)h[n]在0～N-1區(qū)間內(nèi)保持恒定值（慢變）化訓(xùn)練序列的自相關(guān)條件5/21/202429信道估計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)積分長(zhǎng)度（相關(guān)長(zhǎng)度）的影響訓(xùn)練或PN序列的互相關(guān)特性決定了估計(jì)精度序列積分越長(zhǎng)互相關(guān)影響越小信道變換速度限制可用觀測(cè)時(shí)間（積分長(zhǎng)度）信道估計(jì)的積分長(zhǎng)度自適應(yīng)調(diào)整（跟蹤車速）基于預(yù)測(cè)的信道估計(jì)由于Pilot信道占用信道容量，時(shí)隙Pilot無(wú)Pilot時(shí)的信道估計(jì)值