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信道估计 PPT

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信道估计

信道估计

CRS用于小区内所有服务UE的物理下行数据和控制信息解调，是LTE/LTE A最普遍 的参考信号。
MBSFN RS用于多播单频网的广播信号解调。
UE-specific RS 又称为DM-RS，用于UE的PDSCH解调。
由于LTE中每一个下行天线端口传输一个参考信号，小区内所有UE都要使用小区参考信 号，小区专用参考信号需要覆盖整个带宽，因此，重点说小区参考信号。
，
导频处的信道估计（LS）
ˆ X 1Y Y1 , H p p p X1 Y , P XP
T
数据处的信道估计（LMMSE）
HMMSE RHH (RHH 2 ( XX H )1 )1 H p
2
为噪声方差
RHH 表示信道的自相关矩阵
2 1 ˆ ˆ H Rhp Rpp I H p
Rhp
R pp
ˆ H p
为数据子载波和导频子载波的相关系数 为导频子载波处的相关系数 为导频子载波处的信道响应
信道估计用MMSE算法又称为维 纳滤波
维纳滤波
求解使得
J E{ Hdata Hdata }
2
为最小的滤波器系数。
data处信道的估计为：
H data (l , k )
( l ', k ')P
1 1 j 2 rms k / Ts
rms 为RMS多径时延（功率衰减到最大功率1/e
处的时间）
下行物理信道

PDSCH:

承载下行用户数据，也可用于传送系统控制消息和寻呼消息 广播系统信息(cell IDs, cell status, allowed services, RACH parameters…) 应用于多播业务，只对特定的终端发送信号 携带了H-ARQ Ack/Nack消息，指示eNodeB是否正确接收到PUSCH的传输。

新一代移动通信技术1-OFDM信道估计

新一代移动通信技术1-OFDM信道估计
5
OFDM通信系统中，由于传输速率较高，并且需要使用 相干检测技术获得较高的性能，因此通常使用非盲估计获得 较好的估计效果，这样可以更好地跟踪无线信道的变化，提 高接收机性能。基于OFDM的非盲信道估计算法，从插入位 置而言可分为面向判决方法和导频辅助调制(Pilots Symbol Assisted Modulation，PSAM)方法；从实现方法而言包括最 小平方(LS)、最小均方误差(M MSE)、LM MSE、基于DFT 的信道估计等方法。LS是一种最为简单、通用的方法；M MSE利用了Wiener滤波器实现估计性能的最佳化，但这种方 法需要信道统计特性的先验知识，在移动信道中难以实现， 且计算量较大；
17
插入导频符号会带来资源的浪费，由于插入导频带来的 损失可以表示为
其信道比的损失为
(4.1.1)
(4.1.行导频图案的选择
LTE系统下行定义了三种参考信号: (1)小区参考信号(Cell-specific Reference Signals)，对应 非MBSFN传输。 (2)MBSFN参考信号(MBSFN Reference Signals)，对应 MBSFN传输。 (3)UE参考信号(UE-specific Reference Signals)。
16
在频率选择性衰落信道条件下，由于梳状导频插入方法是假 设信道在连续几个子载波内不变，因此块状导频插入方法要 优于梳状导频插入方法。菱形状导频可以通过调整子载波间 隔和符号间隔来适应频率选择性衰落信道和时间选择性衰落 信道。
在安排导频符号时，还应该尽量使1帧中的第一个 OFDM符号和最后一个OFDM符号内包含有导频符号，同时 使第一个子信道和最后一个子信道中也包含有导频符号，这 样就能保证每帧边缘的估计值比较准确。

第3章信道及其容量 95页PPT文档

第3章信道及其容量 95页PPT文档

二、平均互信息
互信息量 I(xi ; yj)：收到消息yj 后获得关于xi的信息量
I ( x i;y j) I ( x ) I ( x /y ) lo p ( 1 x i) g lo p ( x i 1 g |y j) lo p ( p x ( ig x |iy ) j)
即：互信息量表示先验的不确定性减去尚存的不确定性， 这就是收信者获得的信息量
但如果信道中有干扰(噪声)存在，接收到符号Y后对发送 的是什么符号仍存在有不确定性。
接受到bj后，关于X的不确定性为
H(X|bj) X
p(x|bj)logp(x1|bj)
这是接收到输出符号bj后关于X的后验熵。 后验熵是当信道接收端接收到输出符号bj后，关于输入
符号的信息测度。
后验熵在输出符号集Y范围内是个随机量，对后验熵在符
解：X:{0,1} Y:{0,1,2} 此时，r ＝2，s ＝3， 传递矩阵为：
021
0
p
0
1－p
2 1－q
1
q
1
0 p 1 p 0 1 0 1q q
符号“2”表示接收到了“0”、“1”以外的特殊符 号
这种信道实际是存在的。
• 设有一个信道，其输入为正、负方波信号，那么，信道输 出送入译码器的将是受干扰后的方波信号R(t)，如图(b)。
信道输入信源X的熵
H (X )i r1p (a i)lo gp ( 1 a i) Xp (x )lo gp (x )
H(X)是在接收到输出Y以前，关于输入变量X的先验不 确定性，称为先验熵。
如果信道中无干扰(噪声)，则信道的输出符号与输入符 号一一对应，那么，接收到传送过来的符号后就消除了对发 送符号的先验不确定性。

信道及信道容量PPT课件

信道及信道容量PPT课件
j=1,2,…,s
求： 1. 联合概率: p(xi yj)= p(xi)p(yj| xi)= p(yj)p(xi | yj) i=1,2,…,r；j=1,2,…,s
第四章：信道及信道容量
二、离散单符号信道及其信道容量
1.离散单符号信道的数学模型（续7）
r
r
2. 输出符号概率: p(yj) p(xiyj) p(xi)p(yj|xi)
一、信道分类
一. 信道分类（续2）
按输入/输出之间的记忆性来划分： ✓ 无记忆信道：信道在某时刻的输出只与信道该时刻 的输入有关而与信道其他时刻的输入、输出无关。 有记忆信道：信道在某时刻的输出与其他时刻的输 入、输出有关。
根据信道的输入/输出是否是确定关系可分为: ✓ 有噪声信道 无噪声信道
第四章：信道及信道容量
信道特性可以用转移概率矩阵来表示：
P=[p(yj|xi)]r×s
• 信道的数学模型为{X, P(Y|X),Y}
第四章：信道及信道容量
二、离散单符号信道及其信道容量
1.离散单符号信道的数学模型（续4）
例1：二元对称信道 （BSC：binary symmetric channel）
输入符号集A={0,1}, 输出符号集B={0,1}，r＝s＝2．
满足： （1）0≤ p(yj|xi) ≤ 1 (i=1,2,…,r；j=1,2,…,s)
s
（2） p( y j | xi ) 1 j 1
(i=1,2,…,r)
第四章：信道及信道容量
二、离散单符号信道及其信道容量
1.离散单符号信道的数学模型（续2）
信道传递概率可以用信道矩阵来表示：
x1 Px2
i1
i1
矩阵表示：
j=1,2,…,s

3-信道ppt课件

3-信道ppt课件

41
[思考]：频率选择性衰落对通信的信号传输有什么影响？
影响：当一个传输波形的频谱宽于1/，传输波 形的频谱将产生畸变。
由两条路径传播推广到多径传播：实际应用中存在多径传播，同样存在频率选择性衰落 现象。
1 4、相关带宽定义：
B 其中m为多径传播的最大多径时延差， c
d
td
21
H
K0
td
[理解]：无失真传输条件：在不考虑噪声的情况下，如果信号在传输中只是幅度上的 等比例衰减和时间上的同步延迟，则可看作无失真传输。
——对任何频率的信号均具有相同的幅度衰减和延迟。
22
3、幅度—频率失真
使传输信号的幅度随频率发生畸变，引起信号波形失真， 对数字信号引起码间串扰。
他的发明改变 了世界通讯模 式，为信息高 速公路奠下基 石。
8
光纤的结构
多模纤芯直径: 50~80 μm
单模纤芯直径: 8~10 μm
9
各种光缆
层绞式 骨架式 束管式
带状式
根据光缆的传输性能、距离和用途，光缆可以分为市话光缆、长途光缆、海底光缆和用
户光缆。
10
有线信道 媒质与其 传输频率
范围
11
+
时延
k
0
s o ( t) k s i( t o ) k s it o
si(t)Si()
ksi(t0) kSi()ej0
k s i(t 0 ) k S i()e j (0 )
k s i ( t 0 ) k s i ( t 0 ) k S i () e j 0 ( 1 e j )
20
2、理想恒参信道的传输特性 无失真传输时，要求信道的输出为：
s0(t)K0si(ttd)

信道估计与均衡理论ppt课件

信道估计与均衡理论ppt课件

xk2 w3
xk L1
dk
wL
+
自适应滤波器的横向滤波器结构
yk
ek
设 xk 为输入信号，它表示了连续时间信号 x(t) 在 t kT 时刻的离散采样值。
各抽头的输出信号分别经过一个乘法器与权值 w1 ，w2 ，…， wL
相乘，把这些相乘结果相加，便形成了此时的输出信号 yk
输出信号与期望信号相比较 ek d k yk
T k 1
X k1
X kL1
由矩阵恒等式：
[ A BCD]1 A1 A1B(C DA 1B)1 DA 1
得到： Hk1 Hk Hkk1 I Tk1Hkk1 1Tk1Hk .........1()
其次：
Wk 1 H k 1 X k 1d k 1
H k1[ X k dk xk1dk1]
5.多普勒效应
接收机与发射机之间的相对运动 ，流的影响
8
多径信道的简化模型
发送信号 s(t) a(t) cos[2fct (t)]
窄带信号：信号带宽B远远小于载波频率，即 B<< f c
展开： s(t) ur (t) cos 2fct ui (t) sin 2fct
信号正交分量 ur (t) (t) cos (t) 带通信号的复数表示 u(t)e j2fct
W
定义R为下述方阵:
R
E
Xk
X
T k
E
x02k x1k x0
k
x0k x1k x12k
xLk x0k xLk x1k
定义P为列矢量:
dk x0k
P
E[d k
X
k
]
E
d
k
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处的时间）
下行物理信道
PDSCH: 承载下行用户数据，也可用于传送系统控制消息和寻呼消息
PBCH: 广播系统信息(cell IDs, cell status, allowed services, RACH parameters…)
PMCH: 应用于多播业务，只对特定的终端发送信号
PHICH: 携带了H-ARQ Ack/Nack消息，指示eNodeB是否正确接收到PUSCH的传输。
下行时隙结构
一个时隙中传输的信号可以用一个资源栅格（Resource Grid）
来描述，其大小由频域索引坐标上
个子载波 和时域索引坐
标上
个个OFDM符号交错分割而成。
LTE下行资源栅格图
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
常用导频插入方法
AWGN时不变信道条件下几种方案性能完全一样
w 为滤波器系数
H p ilo t 为已知的导频处的信道
其中滤波系数为：
wT(l,k)RhpRpp1
R h p 为数据子载波和导频子载波的相关系数 R p p 为导频子载波处的相关系数
此处矩阵的阶数表示采用几个已知pilot进行data处信道进行估计，一 般来讲，已知导频数目越多效果越好，但同时也会使计算量越大。
由于LTE中每一个下行天线端口传输一个参考信号，小区内所有UE都要使用小区参考信 号，小区专用参考信号需要覆盖整个带宽，因此，重点说小区参考信号。
Cell-specific reference signals
信道估计
信道估计分两步进行，首先，在参考信号位置进行 LS信道估计，获得已知导频处的信道估计，然后，选择 合适位置的导频信道，利用已知导频处的信道估计结果， 进行2D维纳滤波，得到时间域和频率域中数据处的信道 估计结果。
同步信道
PBபைடு நூலகம்H信道
带宽等信息
控制信道
UE的RB范围等
数据信道
UE数据解调
信道估计
信道估计的信号处理流程
PBCH位置固定，且只占据中间的72个子载波位置，这样在同步完成之后， 就可以确定出PBCH的位置而不需要了解带宽如何。
控制域信道估计（PCFICH、PHICH、PDCCH）: 确定可用参考信号，估计全频带范围内的控制域信道。
P•CF携IC带H:了一个控制格式指示，提供PDCCH信道使用OFDM符号数量的信息。每信个道物估理计信时道，在所进具行有
PDCCH:
的信息和RS图案都不
• 承载下行链路控制DCI信息，包含资源分配和UE的其他控制信息。 完全相同，所以不同
的信道需要不同的模
块进行区分。
同步完成之后，下行信道的接收解调有先后顺序。一般步骤为：1）估 计PBCH信道，解调得到带宽等信息；2）估计控制区域信道，解调得 到当前UE占据RB索引等信息；3）估计PDSCH信道，进行数据解调。 信道估计的位置如下：
非盲信道估计
有导频辅助的非盲信道估计通常能克服盲估计和半盲估计精 度低、复杂度高、统计时间长等缺陷，LTE系统中，由于传输 速率较高，并且需要使用相干检测技术获得较高的性能，因 此通常使用非盲估计获得较好的估计效果，这样可以更好的 跟踪无线信道的变化，提高接收机性能。重点信道估计方法 就是基于导频的非盲信道估计。
适合快衰落信道
适合慢衰落信道
可以通过调整子载波间隔和 符号间隔来适应频率选择性 衰落信道和时间选择性衰落 信道
CRS用于小区内所有服务UE的物理下行数据和控制信息解调，是LTE/LTE A最普遍 的参考信号。
MBSFN RS用于多播单频网的广播信号解调。
UE-specific RS 又称为DM-RS，用于UE的PDSCH解调。
R h p 为数据子载波和导频子载波的相关系数
R p p 为导频子载波处的相关系数 Hˆ p 为导频子载波处的信道响应
信道估计用MMSE算法又称为维 纳滤波
维纳滤波
求解使得
2
JE{HdataHdata }
为最小的滤波器系数。
data处信道的估计为：
H data(l,k) w (l,k;l',k')H pilot(l',k') (l',k') P
自适应的信道均衡器利用信道估计来对抗ISI的影响；分集技术 利用信道估计，实现与接收信号最佳匹配的接收机；最大似然检测 利用信道估计使得接收端错误概率最小化；相关解调利用信道估计 提供的信号相位信息，实现信号的检测，与非相干解调相比，相干 解调可以提高系统的整体性能。
3
信道估计方法
盲信道估计
不需要导频辅助，一般收敛速度较慢，限制了在实际系统的 中的使用。
4
基于导频的非盲信道估计
(1)发射端导频图案的选择； (2)接收端导频位频率响应函数的计算方
法； (3)导频位之间数据位频率响应函数的获
取。
5
LTE帧结构
LTE支持两种无线帧结构，Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于 TDD；主要研究的是TD-LTE，所以主要针对Type 2的结构进行讲解， 相邻子载波频率间隔为15KHZ，OFDM符号持续时间1/15000秒，每 个符号最大的采样数为2048，即采样频率为30.72MHZ。
信道估计
内容
为什么估计 信道估计方法 信道估计过程 （1）插入导频 （2）导频位置信道估计 （3）非导频位置信道估计
2
为什么估计
在LTE系统中，发射分集、相关解调、空间复用等，接收端都必 须通过信道估计获得信道矩阵信息才能够正确的解调出混叠在一起 的信号；这就需要在接收信息时，对信道的参数进行估计。
信道的互相关矩阵具有时频上的独立性
R t, f( l, k ) t( l) f( k )
t( l)J0(2fd lTs)
J 0 表示第一类零阶贝塞尔函数
f d 为最大多普勒频移
需要估计的基本参数包括 噪声方差，Doppler频移和
1
f (k)1j2rmsk/Ts
RMS多径时延。
r m s 为RMS多径时延（功率衰减到最大功率1/e
准最优方案采用时间和频率维的2D维纳滤波。
，
导频处的信道估计（LS）
H ˆ p Xp1Yp X Y11, , X YPPT
数据处的信道估计（LMMSE）
H M M S E R H H (R H H 2 (X X H ) 1 ) 1 H p 2 为噪声方差
R H H 表示信道的自相关矩阵
H ˆR hp RppI 21H ˆp