WCDMA系统中最大多普勒频移估计算法的改进研究

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在移动通信系统中,信道的多普勒频移是信道参数变化快慢的标志,移动终端的移动速度越快,多普勒频移越大,信道参数变化越快。根据第三代移动通信系统的要求,移动终端应具有从静止到500km/h移动环境的适应能力,这对估计移动终端最大多普勒频偏提出了更高的要求。最大多普勒频移是用于优化自适应接收机的重要参数之一,因此移动终端应能实时地估计出多普勒频移,并根据多普勒频移来动态地调整系统参数,以获得最优的接收性能。另外,最大多普勒频移还被应用在导频信道测量、资源分配、切换判决和功率控制等。   论文主要完成了两部分工作,一是对基于自相关特性的频偏估计算法的信噪比敏感问题进行了改进与仿真;二是对于自相关估计需要较大时延和硬件存储空间问题进行了建模与仿真实验。论文首先对WCDMA系统、Rake接收原理、移动传播环境以及现有的最大多普勒频偏估计方法进行了详细的研究。确定以基于信道相关特性的多普勒频偏估计算法的为基础进行改进,通过理论推导与仿真实验说明了信噪比变化对算法性能的影响,提出了一种基于分集合并的多路径最优信噪比跟踪算法,该算法引入了最优信噪比这一衡量标准,同时考虑Rake的分集结构,构建出加权合并多路频偏的改进模型。以达到减小非最优信噪比对估计性能影响的目的,完成对多普勒频偏的更加准确的估计。   基于相关特性的最大多普勒频偏估计中的另一个重要的制约因素是需要足够长的相关时间长度(从而需要较大的存储容量)。这意味着较大的估计延时和硬件开销(存储器存储信道估计序列)。针对此问题,提出了利用自适应三次指数平滑法对多普勒频偏估计进行平滑预测的思想来减小存储量和估计时延。构建出平滑参数的自适应选择机制,并根据移动台运动的实际情况,设计了三种实验方案。仿真实验说明,相对于原始信道相关特性的估计方法,采用自适应指数平滑法确实能达到降低时延和存储开销的目的。  
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