基于超宽带脉冲信号的时/频域信道估计

1 引言  

近年来，超宽带技术在工业应用和研究领域均受到广泛关注。超宽带技术具有高数据传输率、低功耗、低成本、强的抗多径效应等特点，是当前公认的未来无线个域网应用的主流技术。不同与传统窄带无线系统的传输信号，超宽带信号是具有很大带宽的离散脉冲流，脉冲周期极小，因此多径衰落信道下超宽带系统拥有大量的可分辨的径分量，有利于能量分集接收。在实际情况中，每个多径分量对于传输中遇到的反射、衍射和散射等现象较传统窄带系统更加敏感，这对信道估计算法提出更高要求，因此基于超宽带脉冲信号的信道估计算法是超宽带技术的主要研究之一。  

时域超宽带接收机在实现上存在一些难题，如对极窄脉冲采样，要求ADC的速率极高，若利用并行采样，接收机结构会复杂化，在大搜索周期内捕获极窄脉冲很耗时。为了解决这些问题，频域超宽带接收机的设计理念被提出，频域方法能以适度的复杂性和功耗实现数字CMOS。对于频域超宽带接收机，频域信道估计是其关键技术之一。基于上述考虑，文中着重研究基于超宽带脉冲信号的时域ML信道估计和频域子空间信道估计算法，同时计算机仿真验证其性能，文中最后对两者进行了性能比较分析。  










  

5 仿真结果  

在单用户情况下进行仿真，假设接收端已同步，BPSK—UWB系统模型参数为：数据传输速率为100Mbps；发送脉冲选择高斯脉冲形，脉冲函数为p(t)=exp{一(t／Tp一0．5)2)；脉冲周期Tp为2ns；脉冲重复周期Tf为10ns，M取20。  


  
仿真中信道估计考虑的信道模型包含12个传播径，其中最强径能量占总能量的51％，次强径占总能量的17％。图1显示了时域ML信道估计和频域(FD)子空间信道估计算法下不同信噪比(Eb／N0)时最强径和次强径的时延估计和信道传播系数估计的均方根误差(RMSE)。从图1(a)分析，在低信噪比情况下(Eb／N06 结论  

本文从理论上详细推导了信道估计算法的基本原理，通过计算机仿真验证相同环境下两种算法的性能。最后，由仿真结果对两者进行了性能比较分析。分析结果对于新型时域／频域UWB接收机的设计具有指导意义，尤其对于分析时域／频域内不同UWB接收技术的性能很有意义。