信道估计- MATLAB和Simulink MathWork金宝apps西班牙 - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

信道估计

LTE工具箱™产品采用正交频分复用(OFDM)作为它的数字多载波调制方案。信道估计在一个OFDM系统中扮演一个重要组成部分。用于增加容量的正交频分多址(OFDMA)系统通过提高系统的比特误码率性能。

为了便于估计的信道特性,LTE使用特异性参考信号(飞行员符号)插入时间和频率。这些飞行员符号提供估计的子帧内通道在给定的位置。通过插值,可以在任意数量的子帧估计信道。

信道估计概述

飞行员符号在LTE分配职位在副框架根据eNodeB细胞编号和传输天线使用,如下图所示。

飞行员的独特定位确保他们不互相干扰,可以用来提供可靠的估计的复杂的收益在传播网格中的每个资源元素的传播渠道。

传输和接收链和传播通道模型如下框图所示。

密集的网格资源代表几个子帧包含的数据。这个网格是OFDM调制,通过传播信道的模型。信道噪声的加性高斯白噪声(AWGN)信号进入接收机前添加。一旦进入接收机信号是OFDM解调和获得资源网格构造。接收到的资源网格包含传播资源元素已被复杂的渠道收益和信道噪声的影响。使用已知的飞行员符号来估计信道,可以平衡通道的影响,降低了噪声对接收的资源网格。

LTE分配每一个天线端口一组独特的位置在一个映射的子帧的参考信号。因为没有其他天线传输数据在时间和频率的这些位置,可以执行对multi-antenna配置信道估计。信道估计算法提取参考信号的传输/接收天线对收到的网格。最小二乘估计的信道频率响应飞行员符号计算中描述在OFDM系统信道估计[2]。最小二乘估计然后平均减少任何不必要的噪音从飞行员符号。因为它是可能的,没有飞行员位于子帧边缘附近,创建虚拟飞行员符号帮助子帧的边缘附近的插值过程。使用平均飞行员符号估计和计算虚拟飞行员符号,然后进行插值估计整个子帧。这个过程是在下面的框图。

让飞行员估计子系统

确定最小二乘估计的第一步是提取飞行员符号已知位置接收到的子帧内。因为这些飞行员的价值符号,通道响应在这些位置可以确定使用最小二乘估计。获得了最小二乘估计收到飞行员符号除以他们的期望值。

$Y (k) = H (k) X (k) + n o 我年代 e$

地点:

$Y (k)$ 是一个获得复杂的象征价值。
$X (k)$ 是一个传播复杂的象征价值。
$H (k)$ 是一个复杂的渠道获得经验丰富的象征。

已知的飞行员符号可以发送到估计通道为子帧中的REs的子集。特别是,如果飞行员的象征 $X_{P} (k)$ 重新发送,瞬时信道估计 ${\tilde{H}}_{P} (k)$ 重新计算使用:

${\tilde{H}}_{P} (k) = \frac{Y_{P} (k)}{X_{P} (k)} = H_{P} (k) + n o 我年代 e$

地点:

$Y_{P} (k)$ 代表收到飞行员的象征价值。
$X_{P} (k)$ 代表了已知传播试点符号值。
${\tilde{H}}_{P} (k)$ 是真正的信道响应的再保险的飞行员的象征。

飞行员平均子系统

减少噪声对信道估计的影响,最小二乘估计平均使用一个平均的窗口。这个简单的方法会产生大量减少噪声级试点研究》上找到以下两个飞行员符号平均方法是可用的。

“TestEVM”——遵循TS 36.141中描述的方法[1],附件F.3.4。
“UserDefined”——允许您定义的窗口大小和方向均用于飞行员符号+其他设置用于插值。

`“TestEVM”`

第一种方法,“TestEVM”在TS 36.141中,使用描述的方法[1],附件F.3.4。执行时间平均在每个副载波,包含一个飞行员的象征,导致一个列向量包含平均振幅和相位的每个副载波携带参考信号。

飞行员的平均符号然后副载波频率平均使用移动窗口的最大大小19。

请注意

当使用“TestEVM”飞行员符号平均,没有用户定义的参数和控制信道估计的参数是不可能的。执行评估使用TS 36.141中描述的方法[1]。除了平均在10子帧没有严格要求。的lteDLChannelEstimate函数在子帧的数量平均包含在输入rxgrid。子帧的数量就越大rxgrid、更有效的噪声平均时间的方向。

`“UserDefined”`

第二个飞行员符号平均方法,“UserDefined”,允许用户定义的大小平均窗口,哪个方向平均将在完成(时间、频率或者两者兼而有之)和特定的方面的插值,可以调整以适应可用的数据。有关更多信息,请参见插值子系统。

定义了平均窗口大小的资源要素。任何飞行员符号位于窗口用于飞行员的平均价值在窗口的中心象征。窗口大小必须是奇数确保有一个飞行员的中心。

请注意

平均信道估计在飞行员符号的位置是一个简单而强大的工具,但必须谨慎地选择窗口大小。快速衰落信道上使用大型窗口大小可能导致平均不仅噪音,而且信道特征。系统上执行太多平均使用少量的噪声可以有不利影响信道估计的质量。因此,使用一个大的平均窗口快速变化的信道的估计可能导致通道出现持平,导致贫困的估计通道和影响质量的均衡。

创建虚拟飞行员子系统

在许多情况下,资源网格的边不包含任何飞行员符号。这种效果所示资源网格如下图所示。

在这种情况下,信道估计边缘不能从飞行员插入符号。为了克服这个问题,创建虚拟飞行员符号。这个函数lteDLChannelEstimate创建虚拟飞行员符号在所有收到的边缘网格允许三次插值。

虚拟试验位置

创建虚拟飞行员符号如下图所示。

在此系统中,资源网格扩展,与虚拟试验中创建符号位置遵循原始参考信号的模式。虚拟飞行员符号的存在使得信道估计在资源元素,此前无法通过插值计算,计算通过插值使用原始和虚拟飞行员符号。

计算虚拟飞行员符号值

虚拟飞行员使用原始符号计算飞行员符号。对于每个虚拟飞行员的象征,这个值计算以下步骤:

最近的10个普通飞行员的欧式距离在时间和频率选择。搜索优化考虑10这些飞行员,而不是检查所有可能的飞行员。基于细胞的可能的配置RS,使用10飞行员提供足够的时间和频率分集的飞行员虚拟试算。
使用这组10飞行员,最近的三个飞行员选择符号。这三个符号必须占领至少两个独特的副载波和两个独特的OFDM符号。
使用这个组三名飞行员,创建两个向量。最近和最远的飞行员之间的一个向量符号,和第二个最近和最远的飞行员之间的一个向量符号。
这两个向量的叉积计算创建一个平面的三分。
飞机正在扩展到虚拟飞行员的位置来计算基于实际试验值的值。

这个图表显示了虚拟试算。

请注意

虚拟飞行员只是为MATLAB创建^®“线性”和“立方”插值方法。

插值子系统

一旦减少噪音或删除从最小二乘飞行员符号平均和足够的虚拟飞行员已经确定,可以使用插值估计缺失值的信道估计网格。的lteDLChannelEstimate函数有两个飞行员符号平均方法,“TestEVM”和“UserDefined”。飞行员还象征平均方法定义插值法获得了信道估计。

的“TestEVM”飞行员平均TS 36.141中描述的方法[1]附件F.3.4,需要使用简单线性插值时均和frequency-averaged列向量。插值是一维的,因为它只估算值之间的平均飞行员象征副载波的列向量。结果向量然后复制并用作整个信道估计网格资源。

的“UserDefined”pilot-averaging方法执行二维插值估计之间的通道响应可用飞行员符号。一个插值窗口用于指定数据是用来执行插值。的InterpWindow字段定义了因果性质可用的数据。有效的设置cec。InterpWindow是“因果”,非因果的,或“中心”。

使用InterpWindow设置:

“因果”当使用过去的数据。
非因果的当使用未来的数据。这是相反的“因果”。仅仅依靠未来数据通常被称为一个anti-causal插值的方法。
“中心”或“中心”当使用的过去、现在和未来的数据。

这个插值窗口的大小可以调整,以适应可用的数据。指定这个窗口大小,设置InterpWinSize字段。

噪声估计

一些接收器的性能可以通过知识改善接收信号的噪声功率。这个函数lteDLChannelEstimate提供了一个估计的噪声功率谱密度(PSD)使用估计的信道响应已知参考信号的位置。噪声功率可以由分析的最小二乘估计和噪声的平均预期。

吵闹的最小二乘估计让飞行员估计子系统和噪声平均飞行员估计的象征飞行员平均子系统提供的信道噪声。最小二乘估计和平均估计包含相同的数据,除了加性噪声。只是两个估计结果之间的差异在噪声电平值最小二乘信道估计在飞行员符号的位置。再考虑,

${\tilde{H}}_{P} (k) = \frac{Y_{P} (k)}{X_{P} (k)} = H_{P} (k) + n o 我年代 e$

平均瞬时信道估计平滑窗口,我们有

${\tilde{H}}_{P}^{一个 V G} (k) = \frac{1}{| 年代 |} \sum_{米 \in 年代} {\tilde{H}}_{P} (米) \approx H_{P} (k)$

在哪里年代是一组飞行员在平滑窗口和|的|飞行员的数量吗年代。因此,估计的噪声在特定飞行员再保险可以形成使用:

$\tilde{n o 我年代 e} = {\tilde{H}}_{P} (米) - {\tilde{H}}_{P}^{一个 V G} (k)$

在实践中,不可能删除所有使用平均噪音。因为它是唯一的可能减少噪音,只有估计的噪声功率。

请注意

在无噪声的情况下系统或系统具有高信噪比,平均质量有不利影响的最小二乘估计。

使用的价值通道响应在试点中发现的噪声功率符号位置,噪声功率/资源元素(重新)可以通过计算产生的噪声的方差向量。每个传输和接收的噪声功率/ RE天线计算和存储。返回这个矩阵的均值的估计噪声功率/ RE。

为示范如何建立一个完整的传输和接收链信道估计,明白了PDSCH发射分集吞吐量仿真。在这个例子中,使用多个天线和通过传播渠道传播模拟模型。

引用

[1]3 gpp TS 36.141。“进化通用陆地电台访问(进阶);基站(BS)一致性测试。”第三代合作伙伴项目;技术规范集团无线接入网络。URL:https://www.3gpp.org。

[2]Van de发现,j j。,O. Edfors, M. Sandell, S. K. Wilson, and P. O. Borjesson. “On Channel Estimation in OFDM Systems." Vehicular Technology Conference, IEEE 45th, Volume 2, IEEE, 1995.