基于經(jīng)典譜估計的多普勒頻移算法

1、仿真程序說明文檔 1 平坦衰落信道仿真1.1仿真設(shè)計1.產(chǎn)生頻率為的路正弦余弦信號；2.產(chǎn)生在均勻分布的隨機相位，產(chǎn)生在均勻分布的頻率偏移，將隨機相位和頻率偏移加入到第一步產(chǎn)生的每路正余弦信號中；3.產(chǎn)生每路信號的衰減，將第二步產(chǎn)生的每路信號乘以衰減；4.將加入隨機相位頻率偏移以及乘以衰減以后的正弦信號疊加，得到同相分量，將加入隨機相位頻率偏移以及乘以衰減以后的余弦信號疊加，得到正交分量；5.由同相和正交信號分別作為實部和虛部得到平坦衰落信道的輸出；1.2程序流程圖1.3仿真結(jié)果下面給出了仿真的平坦衰落信道的統(tǒng)計特性圖1 通過信道后的接收信號包絡(luò)在圖1中用信道的最大增益對衰落進行了歸一化?？梢?/p>

2、看出，仿真的數(shù)據(jù)流能夠較好的符合典型的Rayleigh衰落信號。信道在某些點會引起深度衰落。圖2 通過仿真信道信號的包絡(luò)概率密度函數(shù)在圖2中，繪出了當(dāng)=34時的包絡(luò)分布?？梢钥闯霎?dāng)=34時，包絡(luò)分布與標(biāo)準(zhǔn)的瑞利分布基本吻合。隨著的增加，包絡(luò)更加趨向瑞利分布，且分布函數(shù)與時間無關(guān)，這一點滿足廣義平穩(wěn)過程的要求。圖3 通過仿真信道信號的自相關(guān)函數(shù)可以看出自相關(guān)函數(shù)趨近貝賽爾(Bessel)函數(shù)。以上我們討論了仿真信道產(chǎn)生的隨機過程是廣義平穩(wěn)的，并且其信號包絡(luò)、包絡(luò)概率分布、自相關(guān)性等統(tǒng)計特性，都能與Clarke模型較好的吻合，因此能夠較真實的反映信道。2 LCR仿真2.1仿真設(shè)計1.信號采樣：首先

3、對接收信號進行采樣，得到輸入信號的離散序列；2.計算包絡(luò)：根據(jù)輸入的序列，計算相應(yīng)的包絡(luò)；3.確定電平R：計算的均方根包絡(luò)電平，使；4.估計：根據(jù)第二、第三步計算和估計每秒通過的次數(shù)；5.求解：進行數(shù)值計算，求LCR法的速度估計值；其中，為載波波長。2.2程序流程圖2.3仿真結(jié)果圖4是仿真得到的電平通過率法的速度估計性能曲線。圖4 電平通過率法估計性能從圖4中可以看到，信噪比越高，估計值越接近真實值。在信噪比為5dB時，電平通過率法仍能保證隨著多普勒頻移的提高，估計值也是上升的。電平通過率法估計出的多普勒頻移偏差較大，在信噪比大于10dB時，多普勒頻移的估計精度也不高。3COV仿真3.1仿真設(shè)

4、計1.信號采樣：首先對接收到的信號進行采樣，得到離散序列；2.計算平方包絡(luò)：根據(jù)輸入的序列，計算相應(yīng)的平方包絡(luò)；3.計算自協(xié)方差：計算的自協(xié)方差其中，N為進行一次速度估計所用的序列的長度?？梢栽O(shè)定為不同的長度，一般來講，N越長，估計得越準(zhǔn)確，但是需要的存儲空間等資源也越大。4.估計，根據(jù)下式估計5.求解速度：進行數(shù)值計算，求解速度估計值3.2程序流程圖3.3仿真結(jié)果圖5給出了加性高斯白噪聲對協(xié)方差法速度估計的影響。仿真環(huán)境為瑞利衰落信道且為各向同性散射。圖5 協(xié)方差函數(shù)法估計性能可以看出，隨著信噪比增加，速度估計的靈敏度有明顯的改善。圖5畫出的是較差性能，即當(dāng)時，協(xié)方差法的性能。對任何>

5、0，都會減少由白噪聲引起的協(xié)方差法的偏差。但是，協(xié)方差法的速度估計精確度會隨著的增大而降低。4 功率譜估計4.1仿真設(shè)計1.首先對信號進行采樣，得到離散序列；2.根據(jù)離散序列，計算AR模型階數(shù)P；3.根據(jù)離散序列，計算AR模型系數(shù)a；4.根據(jù)第二步第三步求出的P和a，利用，由pyulear計算功率譜密度。4.2程序流程圖4.3仿真結(jié)果圖6是方針得到的接收信號(=100Hz，散射系數(shù)=5， =20dB)的歸一化多普勒功率譜圖。圖6 多普勒功率譜從圖6可以看出，在最大多普勒頻移處，多普勒功率譜趨向于無窮。曲線能夠很好的符合經(jīng)典多普勒功率譜密度。5 HSM仿真5.1仿真設(shè)計1.首先對接收信號進行采樣

6、，得到離散序列；2.根據(jù),利用AR模型的Yule-walker方法估計的功率譜密度；3.對功率譜密度求積分，得到功率譜密度的四階矩；4.對功率譜密度求積分，得到功率譜密度的六階矩；5.求解速度。根據(jù)數(shù)值計算，求解速度；5.2程序流程圖5.3仿真結(jié)果圖7圖10給出了在實際最大多普勒頻移分別為50Hz、100Hz、150Hz、200Hz時，算法估計出的最大多普勒頻移的分布情況。在每個實際最大多普勒頻移下的估計值的數(shù)量為1600，信噪比的變化范圍為從6dB到20dB。 圖7 從6dB到20dB變化時估計出的的分布(實際=50Hz)圖8從6dB到20dB變化時估計出的的分布(實際=100Hz)圖9 從6dB到20dB變化時估計出的的分布(實