基于低采样数据超宽带信道估计技术地研究

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1、摘要超宽带信号是一种非常短的电脉冲信号，近年来，在短距离通信应用中，超宽带技术已经获得越来越多的关注，例如精确测距、定位及室内无线网络的多径衰落缓解问题。虽然，对于超宽带技术的应用研究已经历时几十年，但是仍然存在许多待解决的问题，其中就包括低成本、低功率设计以及新颖的信号处理技术的开发等等。在超宽带系统中，其中难题之一就是超宽带系统的信道模型十分复杂，对于UWB系统来说，准确的信道估计是十分必要的，然而，由于超宽带信号脉冲持续时间短，能量低，对信号的捕获十分困难，接收机采样率要求非常高，目前有效的信

2、道估计算法的计算复杂性均较高。本文处理了UWB接收机的低采样速率的信道估计问题，提出了一种仅仅依托码元级采样数据的结构化信道估计算法，更加接近实际信道的情形。针对离散超宽带信道，算法分为多径条数检测、多径幅度及延时估计几个步骤，首先，接收端将预先设计好的多个模板分别与接收信号做相关同时进行码元级采样，从而转换成频域上的采样数据，将得到的信道冲击响应的频域采样点及其共轭值构造得到一个托普利兹矩阵，用它来代替算法中要利用的自相关矩阵，接下来利用变换旋转矩阵算法进行多径条数检测，利用MUSIC算法及最：b

3、Z-乘估计进行多径的延时和幅度的估计。该算法的特点在于：仅依赖于码元级的采样数据来进行多径的估计，同时利用一个由频域采样值构造的托普利兹矩阵来替代传统算法中的自相关矩阵，不需要利用大量的采样值来估计信号的自相关矩阵，实现了低计算复杂性的需求并且提高了算法的执行速度，节约了硬件实现成本，降低了功率消耗。关键字：超宽带(I，WB)；信道估计；码元级采样率；多模板TAbstractUWBsignalsareveryshortelectricalpulses．Recently,Ultra-wideband(

4、UWB)technologyhasreceivedmuchattentionformanyshort-rangeapplications，suchasaccuraterangingandpositioningaswellasmultipathfadingmitigationinindoorwirelessnetworks．Althoughthepossibilityofusingextremelyshortpulsesforcertainapplicationshasbeeninvestigated

5、foratleasttwodecades，therestillremainsalotofthingstodotomakethistechnologybecomepervasive．Especially,Low。costandlow．powerdesignsandnovelsignalprocessingtechniquesareveryimportantissuesamongthem．InUWBsystems，oneofthechallengesarisesfromthefactthatUWBpro

6、pagationmodelsinmulfipathenvironmentsaremorecomplex．AccuratechannelestimationisveryessentialforUWBsystems．However,UWBsignaldurationtimeisshortandtheenergyisverylow,SOthecaptureofitisverydifficultandrequiresthesamplingrateisveryhigh．Atpresent，theexistin

7、galgorithm’Scomputationalcomplexityisverylarge．Inthispaper,wedealwiththeproblemofthelowsamplingratehigh。resolutionc_h锄lelestimationforUWBreceivers．Wedevelopanovelstructuredchannelestimationschemethatonlyreliesonsymbol-levelsamplingratedata．Aimingatdisc

8、reteUWBchannel，theschemeconsistsofmultipathnumberdetection，multipathdelayandamplitudeestimation．First，thereceivedsignalisseparatelycorrelatedwithasetofespeciallydevisedtemplatesandsampledwithasamplingrateatsymbollevel．Sothefrequencydoma