通道估測模擬

<圖 6.9>為二維通道估測的結果，紅色的線為通道實際的頻率響應，藍色則為散 射領航訊號估測得到的頻率響應；由頻率響應曲線可知，此通道在頻率響應上的變化 十分劇烈，這對於傳統在頻率軸上利用散射領航訊號估測通道相當不利，因為通道在 頻率軸上起伏劇烈，從<圖>中可以看到，在某些轉折較大的次載波頻率附近，散射領 航訊號的密度並不足以完全估測出此處的頻率響應，在散射領航訊號間做線性內插後 的結果，與實際的頻率響應有誤差，這些誤差就會造成通道等化時的錯誤產生，使得 錯誤率增加，系統效能下降。

<圖 6.10>是使用頻域與時域聯合通道估測所得到的通道脈衝響應，紅色是信號 通過的脈衝響應，藍色是估測的結果，其中橫軸的單位為取樣週期(Ts)；觀察紅色的 脈衝響應，發現此通道的延遲展延(delay spread)較大，延遲最長的 tap 達到一百多 個取樣週期之久，當然，以 2K mode、1/4 護衛區間而言，護衛區間的長度為 512 個 取樣週期，因為通道長度小於護衛區間，所以此通道並不會而對信號產生 ISI 效應，

但是在頻域通道估測時，因為通道估測不準確而造成系統效能下降；頻域與時域聯合 通道估測便能克服此一狀況；在<圖>中，我所使用的 Tap 搜尋演算法準確的搜尋到六 個 Tap 所在的位置後，在交由 LS 演算法使用散射領航訊號的值推算出這些 Tap 的值，

對於頻率響應變化劇烈的通道，使用頻域與時域聯合估測會比只是在頻域上估測通道 來得準確。

表 6.5：通道估測模擬之系統參數 系統參數

Mode 2K

Constellation 16QAM Code rate 2/3 Guard interval 1/4

Channel Channel A Channel B Channel C Freq. offset 20 ppm

圖 6.9：二維內插法做通道估測所得通道頻率響應

圖 6.10：時域頻域聯合通道估測所得通道脈衝響應

以下我們採用了三種不同延遲展延大小的通道模型<見圖 6.11>，其中橫軸以取 樣時間為單位，由於我們模擬時採用 2K mode,1/4 護衛區間長度，所以護衛區間長度 為 512 個取樣時間長。<圖 6.11>中通道 A 之延遲展延最短，其最遠的 tap 的延遲時 間約為 55 個取樣時間。通道 B 的延遲展延稍長，最遠的 tap 的延遲時間約為 110 個 取樣時間。通道 C 的延遲展延則最長，其最遠的 tap 的延遲時間約為 220 個取樣時間，

但仍小於護衛區間的長度。我們使用這三個簡單的通道模型來比較在不同延遲展延的 通道狀況下，傳統的二維頻域通道估測與使用時域頻域聯合通道估測時系統效能的差 異。

圖 6.11：三種不同延遲展延(Delay spread)的通道模型

<圖 6.12>,<圖 6.13>,<圖 6.14>分別為使用通道 A、通道 B、通道 C 時的系統效 能圖。由圖中可以發現，在延遲展延最小的通道 A 下<圖 6.12>，時域頻域聯合通道 估測比起二維線性內插法在效能上約提升了 0.5~1dB，而在通道 B 下<圖 6.13>，兩者 的效能差距擴大為約 2dB，在延遲展延最大的通道 C 下<圖 6.14>，兩者的效能更是差 距到 3~4dB 之多。由此模擬結果可以得到以下結論，在延遲展延較小的通道狀況下，

時域頻域聯合通道估測對於增加系統效能的幫助較小，但在遇到延遲展延較大的通道 狀況時，二維線性內插法估測的準確度卻大幅下降，而時域頻域聯合通道估測仍能維 持相當準確的通道估測結果，顯示此方法能有效克服各種延遲展延不同的通道，在通 道估測的效果上較傳統的頻域二維線性內插法為佳。

圖 6.12：通道估測之系統效能比較-使用通道 A

圖 6.13：通道估測之系統效能比較-使用通道 B

圖 6.14：通道估測之系統效能比較-使用通道 C

由於使用最小平方法(Least-square algorithm)做 tap 估測時會使用到反矩陣運 算，在實作電路上，高階層的反矩陣運算非常複雜，因此，若我們能減少每次遞迴搜 尋到的 tap 數，就能降低最小平方法中的反矩陣運算階層，可大幅降低在實作上的複 雜度，下圖中我們使用通道 B 模擬每個遞迴中所搜尋的 tap 數對於系統效能造成的影 響。由圖 6.15 可見，對於每次搜尋 2、3、6 個 Tap 做模擬所得到的系統效能幾乎相 同，對於系統效能並無影響。在表 6.6 中我們列出使用時域頻域聯合通道估測法之計 算複雜度(所需之乘法及加法個數)，從表中可以得知，每次搜尋的 tap 數減少，會導 致遞迴運算的次數增加，但在總計運算複雜度上差異並不大。

表 6.6 時域頻域聯合通道估測法之計算複雜度 (搜尋範圍為 256,通道非零 tap 數為 6) 每次搜尋

Tap 數(n)

2 3 6

Tap search 256nk

1536 1536 1536

Least-square (2p+3np+2n²)k

13680 12554 11452

LPF(長度:20) 40nk

240 240 240

頻率響應相減 nk

6 6 6

複雜度總計 15462 14336 13234

n:每次搜尋 tap 數 p:領航訊號數 k:通道估測遞迴次數

圖 6.15：一次搜尋通道 Tap 數與系統效能之比較圖