1、基于SVD的LCCDMA通信系統信道估計研究        摘要：在LCCDMA通信系統中，由于在多徑衰落信道下使用了時變擴頻碼，使得信道估計非常困難，而對接收機的設計往往需要信道的先驗知識。本文建立了長碼條件下的CDMA通信系統模型和多徑頻率選擇性衰落信道的FIR濾波器模型，利用子空間分解的方法，推導了長碼條件下CDMA通信系統的信道估計算法，并仿真分析算法的性能。  關鍵詞：子空間；CDMA；多徑衰落信道；盲信道估計；偽逆1引言DSCDMA是第三代無線通信網絡的標準，能有效提高系統容量和通信

2、質量。在DSCDMA通信系統中，有2種擴頻碼可以采用：一種是短碼擴頻，即是每一數據比特用同樣的擴頻碼；一種是長碼（Long Code，LC），即是每一數據比特用不同的擴頻碼，也就是采用時變擴頻碼。在第三代無線通信網絡，長碼擴頻是一種主要的選擇1，他能保證每一個獲得非常平均的通信性能。但是，長碼的使用破壞了信息的循環平穩性，使得一些先進的信號處理比如利用循環平穩性就不能使用2。同時，由于長碼的使用，許多用于短碼的信道估計算法就不能直接應用到長碼系統中26。在無線移動通信網絡中，對接收機的設計往往依賴信道的先驗知識，因此對無線信道的估計是非常重要的。對于LCCDMA的信道估計方法一般有2種：一種是

3、利用訓練序列的信道估計算法；另一種是盲信道估計算法。對于利用訓練序列的信道估計，他的優點是實現簡單，缺點是需要不斷地發送訓練序列，浪費系統的時間和頻率資源。而盲信道估計算法，他能有效地節省系統的時間和信道帶寬，是一種非常有吸引力的研究方向。文獻2提出了一 種利用訓練序列的基于LS準則的信道估計算法。文獻3提出了一種基于子空間的盲信道估計算法。文獻4提出了一種利用相關匹配的盲信道估計算法。文獻5提出了一種基于Teoplitz化的子空間盲信道估計算法。文獻6中提出了一種利用事先計算擴頻碼的四階統計量矩陣來降低運算復雜度的信道估計算法。文獻7提出一種最大似然的信道估計算法。本論文是直接利用LCCDM

4、A的輸出進行信道的盲估計，利用文獻3的思想，建立LCCDMA系統模型，用子空間分解方法獲得噪聲子空間，利用噪聲子空間與信號子空間正交的特性，求解出頻率選擇性多徑信道的響應系數。2數學模型 考慮DSCDMA小區中有P個活動用戶，其基帶信號表示如下：其中：si（m）表示用戶i傳輸給基站的第m個碼元數據；i2表示用戶i的信號功率；Td表示碼元間隔；wi，m（t）表示用戶i用于傳輸碼元m的特征波形，他是擴頻碼和信道沖擊響應的卷積。因為系統是采用長碼的，其擴頻碼是時變的，因此特征波形也是時變的。特征波形可以用式（2）表示：其中：ci，m（0），ci，m（1），ci，m（Lc1）是用戶的擴頻碼；Tc表示碼

5、片間隔；p（t）表示脈沖成形函數。考慮頻率選擇性多徑傳輸信道，可以等效一個FIR濾波器，其沖擊響應函數可以用式（3）表示：其中：n和n分別表示第n條路徑的復增益和時延。他和脈沖成形函數卷積即信道的沖擊響應為：假定信道的響應是未知的，同時假定信道的FIR的階數為L，因此h（t）的有效范圍是t0，LTc，有效特征波形wi，m（t）的范圍是t0，（LLc1）Tc，在此考慮下行鏈路，即是各個用戶經過相同的信道到接收機。在接收端，用碼片速率進行采樣（tiTct0，i1，因為有效特征波形wi，m（t）超過一個碼元的寬度Td，Y（m）會受到碼間串擾ISI。然而因為L<<Lc,比如在IS-95系統

6、中，城市中的延遲是5s，而標準碼長間隔是200s，是符合實際條件的，可以將有ISI的部分去掉，只取核心部分，即取采樣部分的y（L，m），y（L1，m），y（Lc，式（18）表示擴頻碼矩陣。3信道估計算法 我們觀察到的信號矢量可以表示如下：   從式（23）來看，對于接收的多用戶數據，乘以擴頻碼矩陣的偽逆的過程相當于解相關的過程消除了的影響，保留了信道的沖激響應，由于解相關充分利用了各個用戶的擴頻碼的信息，因此具有消除多址干擾、抗遠近效率的能力。    采集了N個數據，并形成的矩陣形式有：  這樣，就得到信號矢量Us和噪聲矢量Un。由于

7、信道和信號是同一個張量空間，他與噪聲空間是正交的，所以有下式成立：    通常，式（26）的解不是惟一的，為了使其解惟一，我們約束信道具有單位范數或者定義其信道的第一個系數為1。這樣，通過求解式（26）的信道就是和真實信道相差一個乘法意義下的常數。4仿真試驗為了驗證算法的可行性，對算法進行了Monte Carlo仿真。并用標準化的RMSE作為誤差性能的度量，定義如下：  其中，I表示MonteCarlo的試驗次數。（1）試驗1觀察信噪比SNR與RMSE的曲線情況。試驗仿真參數如下：擴頻增益為31，用戶數8，仿真用的擴頻碼是序列，信道的參數同文獻46一樣是

8、隨機產生的，并進行了歸一化處理。仿真結果如圖1所示，從圖中可以看到，RMSE小于1，符合實際的情況。（2）試驗2觀察遠近效率比NFR與RMSE之間的關系。仿真參數同試驗1，但是固定信噪比SNR為15 dB。試驗結果如圖2所示，從仿真曲線可以看出，在NFR為0時，RMSE最小，隨著NFR的增加，RMSE也增加，符合實際的情況。5結語本文針對頻率選擇性衰落信道下的LCCDMA通信系統建立一個FIR濾波器信道模型，利用子空間分解的算法對LCCDMA通信系統的下行鏈路進行信道估計，并用計算機仿真試驗表明該算法的有效性。由于本文提出的算法涉及到SVD分解，運算量很大，可以用一些其他的自適應算法來提取噪聲

9、分量，這也是下一步研究的方向。參考文獻 1Dinan EH，JabbariB，Mason GSpreading codesfor direct sequence CDMA and wideband CDMAcellular networksJIEEE CommunMag，vol36，pp 48-54，sept19982Stefano Buzzi，Poor HVChannelestimation andnultiuser detection in long code DSCDMAsystemsJIEEE TransCommun，Vol19，No8，pp 1476-1487，August 2001

10、3Weisss AJ，Friedlander BChannelestimationfor DSCDMAdownlink with aperiodic spreadingcodesJIEEETransCommun，vol47，pp1561-1569，Oct19994Xu Z，Tsatsanis M KBlind channelestimationfor long code multiuser CDMAsystemsJIEEETransSignal Processing，Vol48，pp9881001，Apr20005Escudero C，Mitra U，Slock DAToeplitz displacementmethod for blind multipath estimation for longcode DSCDMA signalsJIEEETransSignalProcessing，Vol49，PP654-665，Mar20016Zhengyuan XuLowcomplexity multiuser channelestimation with aperiodic spreading codesJIEEE Trans. Signal Processing, Vol.49 No. 11,pp.2813