信道估计
在LTE工具箱™产品使用正交频分复用（OFDM）作为其数字多载波调制方案。信道估计起到了OFDM系统中的重要组成部分。它用于通过改善误码率方面的系统性能增加正交频分多址（OFDMA）系统的容量。
为了方便的信道特性的推定，LTE使用插在时间和频率两者小区特定参考信号（导频符号）。这些导频符号在子帧中的给定位置提供信道的估计。通过内插法，能够跨越子帧的任意数量的估计信道。
信道估计概述
LTE中的导频符号根据eNodeB小区识别号和在子帧内分配的位置，其发射天线被使用，如图中下图。
飞行员可确保的独特的定位使得它们不彼此干扰，并且可以被用来提供由传播信道所发送的网格内赋予到各资源元素的复增益的可靠估计。
发射和接收链和传播信道模型被示出在下面的框图。
在人口资源网格代表包含数据的多个子帧。此网格然后OFDM调制，并且通过所述传播信道的模型通过。信道噪声在加性高斯白噪声的形式（AWGN）的信号进入接收机之前添加。一旦接收器内的信号被OFDM解调和接收到的资源网格可以构造。所接收的资源网格包含已受复信道增益和信道噪声的传送资源元素。使用已知的导频符号来估计信道，有可能以均衡信道的影响，并减少对所接收的资源网格中的噪声。
LTE给每个天线端口唯一的一组子帧，其映射参考信号内的位置。因为没有其他天线在时间和频率，信道估计用于多天线发送的配置在这些位置处的数据可以被执行。该信道估计算法提取用于发送参考信号/接收来自所述接收到的网格天线对。如上述计算在导频符号的信道频率响应的最小平方估算值信道估计在OFDM系统[2]。然后最小二乘估计进行平均，以减少从所述导频符号的任何不想要的噪声。因为可能的是，没有导频位于靠近子帧的边缘，被创建的虚拟导频符号来辅助靠近子帧的边缘的内插处理。使用平均的导频符号估计和计算出的虚拟导频符号，插值然后进行估算整个子帧。该过程显示于以下框图。
获取导频估计子系统
在确定最小平方估计的第一步是将接收子帧内从它们的已知位置提取导频符号。由于这些导频码元的值是已知的，在这些位置处的信道响应可以使用最小二乘估计来确定。最小二乘估计是通过它们的预期值除以所接收的导频码元获得的。
哪里：
是一个接收的复数符号值。
是一个传输的复码元值。
是由符号经历了复杂的信道增益。
已知导频符号可以被发送到估计一个子帧内的RE的子集的通道。特别地，如果导频码元 在RE发送，瞬时信道估计 对于RE可使用来计算：
哪里：
表示接收的导频符号值。
表示已知的传送导频码元的值。
是用于通过导频码元所占据的RE的真实信道响应。
试点平均子系统
为了最小化信道估计的噪声的影响，最小二乘估计使用的是平均窗平均。这种简单的方法产生在噪声的水平的显着减少导频的RE中。下面的两个导频符号平均方法是可用的。
'TestEVM'- 如下在TS 36.141中描述的方法[1]附件F.3.4。'用户自定义'- 允许您定义的用于插值的导频符号和其他设置，使用的窗口大小和平均的方向。
'TestEVM'
第一种方法，'TestEVM'，使用在TS 36.141中描述的方法[1]附件F.3.4。时间平均化跨过包含一个导频符号，得到含有对于被承载参考信号，每个副载波的平均振幅和相位的列向量的每个副载波执行。
导频码元的副载波的平均值然后使用最大尺寸19的移动窗口频率平均。
注意
当使用'TestEVM'导频符号平均，没有用户定义的参数和的信道估计参数的控制是不可能的。估计是使用TS 36.141中描述的方法进行[1]。除了跨越10个子帧的平均要求不严格。该lteDLChannelEstimate跨越子帧的数量函数的平均值包含在输入rxgrid。越大的子帧的数量rxgrid中，更有效的在时间方向上的噪声平均化。
'用户自定义'
第二导频码元的平均方法，'用户自定义'允许用户定义的平均化窗口，其方向平均化将在（时间，频率或两者），并且可以被调节以适合可用的数据的内插的某些方面来进行的大小。欲了解更多信息，请参阅插值子系统。
平均窗的大小在资源元素来定义的。位于所述窗口内的任何导频符号用于平均在该窗口的中心中找到的导频码元的值。窗口大小必须是奇数确保有在中心的导频。
注意
平均在导频符号位置的信道估计是一个简单但功能强大的工具，但必须慎重选择窗口大小。在快速衰落信道使用大窗口大小可能会导致平均掉，不仅噪音，而且信道特性。与噪声的少量的系统上执行太多平均可以对信道估计的质量有不利影响。因此，使用一个大的平均窗对于快速变化的信道可能会导致信道的估计出现平坦，导致信道的差估计和影响均衡的质量。
创建虚拟飞行员子系统
在许多情况下，资源网格的边缘不包含任何导频符号。这种效应在所示下图中的资源网格。
在这种情况下，在边缘处的信道估计，不能从所述导频符号进行内插。为了克服这个问题，正在创建的虚拟导频符号。功能lteDLChannelEstimate创建对所接收的网格的所有边缘的虚拟导频符号，以允许三次插值。
虚拟导频布局
被创建的虚拟导频符号如图如下图。
在这个系统中，资源栅格被延长，与在后面的原始参考信号图案的位置创建的虚拟导频符号。虚拟导频符号的存在允许在资源元素，这在以前无法通过内插来计算，也可以通过内插使用原始和虚拟导频码元计算出的信道估计。
计算虚拟导频符号值
虚拟导频符号所使用的原始导频符号计算出的。对于每个虚拟导频码元，该值被计算出以下步骤：
在时间和频率的欧几里得距离方面最接近的10点普通的导频被选择。搜索优化考虑这些10名飞行员，而不是检查所有可能的飞行员。基于小区RS的可能的配置，使用10个导频提供的导频用于虚拟导频计算足够的时间和频率分集。
使用此设置的10名飞行员中，最接近的三个试点符号选择。这三个符号必须至少占据两个独特的子载波，并且两个独特的OFDM符号。
使用此设置了三个试点，创建了两个向量。最近，最远的导频符号之间的一个矢量，并且第二最接近和最远的导频符号之间的一个矢量。
这两个向量的叉积被计算以创建在其上的三个点驻留的平面。
的平面延伸到虚拟导频的位置，以计算基于实际的导频值的一个值。
此图显示了虚拟导频的计算。
注意
虚拟飞行员只为MATLAB创建®“线性”和'立方体'插值方法。
插值子系统
一旦噪声已被降低或从最小二乘导频符号的平均值和足够的虚拟导频已经被确定除去时，可以使用内插来从信道估计网格估计缺失值。该lteDLChannelEstimate函数具有两个导频码元平均方法，'TestEVM'和'用户自定义'。导频码元的平均方法还定义进行，以获得信道估计的插值方法。
该'TestEVM'导频平均化方法在TS 36.141中描述[1]附件F.3.4，需要在时间平均和频率平均的列向量使用简单的线性内插的。内插是一维的，因为它仅在估计所述列向量的平均化的导频符号的子载波之间的值。然后将所得的向量被复制并用作用于整个资源网格的信道估计。
该'用户自定义'导频平均法执行二维内插，以估计可用导频符号之间的信道响应。插值窗口用于指定其中数据被用于执行内插。该InterpWindow字段定义了可用数据的因果性质。为有效设置CEC。InterpWindow是“因果”，“非因果”， 要么“中心”。
使用InterpWindow设置：
“因果”利用过去的数据时。“非因果”使用未来的数据时。它是相对“因果”。仅在未来的数据依靠通常被称为内插的反因果方法。“中心”要么“中心”使用过去，现在和未来的数据的组合时。
这个插值窗口的大小也可以调整，以适应现有的数据。要指定窗口大小，设置InterpWinSize领域。
噪声估计
一些接收器的性能可以通过存在于所接收的信号中的噪声功率的知识来改善。功能lteDLChannelEstimate提供了一种使用在已知参考信号的位置估计的信道响应中的噪声功率谱密度（PSD）的估计。噪声功率可通过分析嘈杂最小二乘估计来确定，并且噪声平均估计。
从喧闹的最小二乘估计获取导频估计子系统从噪声平均导频符号估计试点平均子系统提供信道噪声的指示。最小二乘估计和平均估计包含相同的数据，除了加性噪声。简单地把两个估计值结果之间的差异的噪声电平值在导频符号位置的最小二乘信道估计。再考虑到，
平均瞬时信道估计在平滑窗口，我们有
哪里小号是在平滑窗口中的导频集和| S |是飞行员的数量小号。因此，在一个特定导频RE中的噪声的估计可使用来形成：
在实践中，这是不可能去除噪声使用平均所有。因为它是唯一能够降低噪音，只有噪声功率的估计可以制成。
注意
在无噪声的系统或系统具有高信噪比的情况下，平均可能对最小二乘估计的质量产生不利影响。
利用在导频符号位置的信道响应中发现的噪声功率的值，每个资源元素（RE）的噪声功率可以通过取所得到的噪声向量的方差来计算。每RE中的噪声功率为每个发射和接收天线对被计算并存储。该矩阵的平均值返回作为每RE中的噪声功率的估计。
关于如何建立一个完整的发送和接收信道估计链中的演示，请参见PDSCH发送分集吞吐量仿真。在这个例子中，使用多个天线和传输通过一传播信道模型来模拟。
参考
[1] 3GPP TS 36.141。“演进通用陆地无线接入（E-UTRA）;基站（BS）一致性测试“。第三代合作伙伴计划;技术规范组无线接入网络。网址：https://www.3gpp.org。
[2]范·德·比克，J.-J.，O. Edfors，M. Sandell的，S.K。威尔逊，和P. O. Borjesson。“信道估计在OFDM系统。”车辆技术大会上，IEEE第45届，第2卷，IEEE，1995年。
也可以看看
lteDLChannelEstimate|lteEqualizeMMSE|lteEqualizeZF|lteOFDMDemodulate
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