基于超寬帶脈沖信號的時(shí)／頻域信道估計
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近年來(lái)，超寬帶技術(shù)在工業(yè)應用和研究領(lǐng)域均受到廣泛關(guān)注。超寬帶技術(shù)具有高數據傳輸率、低功耗、低成本、強的抗多徑效應等特點(diǎn)，是當前公認的未來(lái)無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)應用的主流技術(shù)。不同與傳統窄帶無(wú)線(xiàn)系統的傳輸信號，超寬帶信號是具有很大帶寬的離散脈沖流，脈沖周期極小，因此多徑衰落信道下超寬帶系統擁有大量的可分辨的徑分量，有利于能量分集接收。在實(shí)際情況中，每個(gè)多徑分量對于傳輸中遇到的反射、衍射和散射等現象較傳統窄帶系統更加敏感，這對信道估計算法提出更高要求，因此基于超寬帶脈沖信號的信道估計算法是超寬帶技術(shù)的主要研究之一。
時(shí)域超寬帶接收機在實(shí)現上存在一些難題，如對極窄脈沖采樣，要求ADC的速率極高，若利用并行采樣，接收機結構會(huì )復雜化，在大搜索周期內捕獲極窄脈沖很耗時(shí)。為了解決這些問(wèn)題，頻域超寬帶接收機的設計理念被提出，頻域方法能以適度的復雜性和功耗實(shí)現數字CMOS。對于頻域超寬帶接收機，頻域信道估計是其關(guān)鍵技術(shù)之一?；谏鲜隹紤]，文中著(zhù)重研究基于超寬帶脈沖信號的時(shí)域ML信道估計和頻域子空間信道估計算法，同時(shí)計算機仿真驗證其性能，文中最后對兩者進(jìn)行了性能比較分析。
2 系統模型
單用戶(hù)BPSK―UWB系統發(fā)送二進(jìn)制脈沖信號，采用BPSK調制方式。發(fā)送信號s(t)表示為
其中p(t)是脈沖信號，脈沖周期為T(mén)p，bi={±1)是調制數據符號，Tf是脈沖重復周期。
超寬帶多徑信道模型可以等效為離散的延遲線(xiàn)模型，表示如下
其中Lp表示多徑數，αk和τk表示第k條徑的衰減系數和延遲時(shí)間。接收信號y(t)表示為
其中，n(t)為零均值、雙邊功率譜密度為N0／2的高斯白噪聲。
3 最大似然信道估計
假設發(fā)射端發(fā)送了M個(gè)導頻脈沖信號，在時(shí)間周期0≤t≤T0內觀(guān)察接收信號波形(T0=MTf)，參數α=(α1，α2…αLp)和τ=(τ1，τ2…τLp)為未知的待估參數，假設L為已知量。令x表示參量x的估計值，定義如下量
其中s(t)為對應于信道參數a和τ的接收信號的可能實(shí)現。于是，參量[α，τ]的似然函數表示為
把式(4)帶入式(5)并化簡(jiǎn)，同時(shí)忽略信號響應的相關(guān)性，即假設
把式(3)代入式(5)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后得
其中Ep為脈沖能量，即
為匹配濾波器p(一t)在t=iTf+τl時(shí)刻的響應，表達如下
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