基于tdl 信道模型的cdma 导频信号检测

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1、基于TDL信道模型的CDMA导频信号检测收稿日期：2012-4-24基金辅助：航天支撑技术基金(N7CH0004)；航天科技创新基金(N7CH0004)作者简介：屈保平(1971-)，男，西北工业大学电子信息学院，博士研究生，主要从事雷达信号处理，数据融合和无源定位的研究。Email:ququ_bp@163.com手机：13519146499*通讯作者：屈保平，ququ_bp@163.com屈保平，王华剑，景占荣(西北工业大学电子信息学院，西安710129)摘要：(目的)针对利用CDMA导频信信号无源定位问题。(方法)建立节拍延迟线（TDL）信道模型，并利用贝叶斯线性模型建立了基于奈曼

2、-皮尔逊（NP）准则的最佳检验统计量，根据导频信号的特性并利用数学工具使其在充许条件下最简化。然后构建了基于相关接收理论的最佳检测系统，以信噪比的渐变为参变量，求解接收机检测概率、虚警概率的解析表达式。对系统检测性能进行仿真，并与瑞利信道进行比较。(结果)仿真结果表明，在相同条件下，TDL信道好于瑞利信道。(结论)因此，可以将TDL信道模型用于CDMA导频信道可以获得好于瑞利信道的检测性能关键词：TDL信道模型；最佳统计量；检测概率（研究的重要意义）利用，用民用移动通信CDMA蜂窝网导频信号的特点，在基站坐标已知的情况下，当运动目标同时接收到四个以上基站导频信号时通过提取导频信号的到达

3、时差（TDOA），可求得其三维位置信息。由于无线信道的复杂性和和多径效应，会造成信号的衰落和时延扩展[1-3]，严重影响接收信号的质量。因此建立一个好的信道模型可以减小信号的衰落和时延扩展。(前人研究进展)其它瑞利衰落信道是最经典的模型之一，文献[1]建立了基本瑞利信道的CDMA导频信号检测模型。(研究的切入点)本文将TDL信道用于CDMA导频信号的检测中。(研究拟解决的关键问题)从而得到比瑞利信道更好的检测性能。1TD信道模型TDL（节拍延迟线）信道模型[4]如图1所示，其输入输出可描述为6（1）图1节拍延迟线（TDL）信道模型其中的加权通常是未知的，当信道特性变化时，随时间变化。如

4、果这种变化随时间变化缓慢，那么在信号间隔上，我们可以假定它们为常数，就可以用线性函数来描述。另外，尽管节拍加权是未知的，但是它们的平均功率可根据物理散射理论分析确定[5-6]。即假定加权是零均值且的随机变量。而且假定散射是不相关的，即对于，。这样的模型称为不相关散射模型，而信道模型称为随机线性时不变信道系统。由上面的假设有（2）基中，发射信号是已知的，随机信道的影响使得接收信号也是随机的。所以输出信号为（3）其中。2贝叶斯线性模型由（3）式可得观测量的矢量形式可表示为（4）其中，是已知的观测矩阵，是的随机矢量，，是的噪声矢量，，且与独立。检测问题成为其判决准则为3基于NP检测准则的最佳

5、统计量6如果输入信号在上是非零的，那么输出信号在上是非零的。令输出信号有效长度，其中表示信号的维数，则而且由于选择的信道模型是线性的，我们可以利用贝叶斯线性模型，参见公式(4)。举例来说，对于，，，我们有的矩阵为（5）公式（5）等同于当，时，，以及TDL加权矢量为。结合举例，并参见公式(2)，由于，因此假定与是独立的。所以，应用贝叶斯线性模型，有如下判决则NP检测器判。对于本文研究的问题，考虑到CDMA的导频信号为伪随机序列，这个序列具有这样的性质，就是它的自相关函数近似为一个冲击信号，即（6）其中，为接收信号的能量。于是，由于的列是错列形式，因此它们近似是正交的，因而。根据矩阵求逆引

6、理对式（6）进行简化得所以令，则是对角阵，对于，而且6可以看作为数据与输入信号的每个延迟值的相关。令最终有，或者如果则判，整个检测系统如图2所示，它可以看作为一个最佳非相干多路径组合器。对于强的路径，或者，我们给平方相关输出更重的加权。加权系数实际上是维纳滤波器的加权。图2随机TDL信道模型NP检测器判为。4TDL信道检测性能分析与仿真仿真条件为，,，则平均接收信号能量为经计算得可以证明虚警概率令，并注意到，则6检测概率对检测概率进行仿真，结果如图3所示图3导频信号通过随机TDL信道和瑞利信道的检测性能由图3可见，TDL信道的性能类似于瑞利衰落信道[7-8]，随着信噪比的增大，接收机的

7、检测性越来越好，在低的能量信噪比（ENR）时检测性能非常差，而在高的能量信噪比时有明显改善，相比瑞利信道，在相同能量信噪比条件下，TDL信道检测性能明显好于瑞利信道。一般当信噪比达到达20dB以上时，就具有比较理想的检测能。对于CDMA导频信号，对应于接收信噪比为20dB，当传播环境为开阔地时，传播距离可以达到300km左右。5结论本文针对CDMA导频信号无源定位问题，建立多路径传播的（TDL）信道模型，利用贝叶斯线性模型建立了基于奈曼—皮尔逊