其中
把(9)式代入(7)式可知,对似然函数求最大值可转化为求z(τl)的极值点,随后利用z(τl)的极值点位置确定τ。
4 频域子空间信道估计
接收信号v(t)的傅立叶变换Y(ω)为
其中S(ω)是s(t)的傅立叶变换,N是复高斯噪声。
在频域内以采样率△f对接收信号Y(ω)进行采样,通常△f=1/Tf。离散频域接收信号表示为
其中ω0=2π△f,ωn=nω0;s(n)表示离散的频域发送信号。
定义一个P×Q维数据矩阵J为
其中ys[n]=Y(n)/S(n)。令P和Q>L和zk=e-jω0τk,矩阵J的特征值分解为
其中U和V为Vandermonde矩阵,A是Lp×Lp维对角矩阵,上标“T”表示矩阵转置运算。信号矩阵Vs满足移位不变子空间性质,因此zk=e-jω0τk是矩阵Z的特征值
其中(·)和(·)分别表示去掉矩阵(·)的第一行和最末行操作,而(·)+表示矩阵伪逆运算。信道传播系数αk可从ys[n]估计出
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l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l(a)分析,在低信噪比情况下(Eb/N0<6dB),两种算法的时延估计性能相差不大,在高信噪比情况下,ML时延估计精度显著高于频域子空间信道估计。从图1(b)分析,随着Eb/N0值的增加,ML信道传播系数估计的均方根误差曲线呈现出错误平层,而频域子空间信道传播系数估计性能越来越好。由仿真结果综合分析,最大似然信道估计算法性能优于频域子空问信道估计,尤其在0~10dB范围内更显著。
6 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。