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1、4.13 信道估计 4.13.1 信道估计简介信道估计简介信道估计简介信道估计简介 1.有哪些信道估计方法有哪些信道估计方法有哪些信道估计方法有哪些信道估计方法 (1) (1) (1) (1) 盲估计与半盲估计盲估计与半盲估计盲估计与半盲估计盲估计与半盲估计 (2) (2) (2) (2) 基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计 （3 3 3 3）基于训练序列的信道估计基于训练序列的信道估计基于训练序列的信道估计基于训练序列的信道估计 2 2 2 2. 信道估计的作用信道估计的作用信道估计的作用信道估计的作用 (1)(1)(1)(1)抵抗衰落抵抗衰落抵抗衰落抵
2、抗衰落， 用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响，从而在接收端获得正确的解调从而在接收端获得正确的解调从而在接收端获得正确的解调从而在接收端获得正确的解调。 (2)(2)(2)(2)在在在在 OFDMOFDMOFDMOFDM 无线通信系统中一般采用多进制调制方式无线通信系统中一般采用多进制调制方式无线通信系统中一般采用多进制调制方式无线通信系统中一般采用多进制调制方式，如如如如MQAMMQAMMQAMMQAM 调制方式调制方式调制方式调制方式，这就需要在接收端进行相干解调这就需要在接收端进
3、行相干解调这就需要在接收端进行相干解调这就需要在接收端进行相干解调。由由由由于无线信道的传输特性是随时间变化的于无线信道的传输特性是随时间变化的于无线信道的传输特性是随时间变化的于无线信道的传输特性是随时间变化的，因此相干解因此相干解因此相干解因此相干解调就要用到信调就要用到信调就要用到信调就要用到信道的瞬时状态信息道的瞬时状态信息道的瞬时状态信息道的瞬时状态信息，所以在系统接收端所以在系统接收端所以在系统接收端所以在系统接收端需要进行信道估计需要进行信道估计需要进行信道估计需要进行信道估计，以获得无线信道的瞬时传输特性以获得无线信道的瞬时传输特性以获得无线信道的瞬时传输特性以获得无线信道的瞬
4、时传输特性 (3)(3)(3)(3)信道估计还可以用来纠正频率偏移造成的信号正交性信道估计还可以用来纠正频率偏移造成的信号正交性信道估计还可以用来纠正频率偏移造成的信号正交性信道估计还可以用来纠正频率偏移造成的信号正交性的破坏的破坏的破坏的破坏 (4)(4)(4)(4)对于结合对于结合对于结合对于结合 MIMOMIMOMIMOMIMO 技术的技术的技术的技术的 OFDMOFDMOFDMOFDM 系统来说系统来说系统来说系统来说，空时检测或空空时检测或空空时检测或空空时检测或空时解码一般要求己知信道状态信息时解码一般要求己知信道状态信息时解码一般要求己知信道状态信息时解码一般要求己知信道状态信息
5、，因此这时的信道因此这时的信道因此这时的信道因此这时的信道估计及估计的准确性就尤为重要估计及估计的准确性就尤为重要估计及估计的准确性就尤为重要估计及估计的准确性就尤为重要 (5)(5)(5)(5)对于闭环系统对于闭环系统对于闭环系统对于闭环系统， 如如如如 OFDMOFDMOFDMOFDM 自适应调制系统自适应调制系统自适应调制系统自适应调制系统、 MIMOMIMOMIMOMIMO 一一一一 OFDMOFDMOFDMOFDM自适应调制系统自适应调制系统自适应调制系统自适应调制系统、结合信道信息采用改进空时编码发结合信道信息采用改进空时编码发结合信道信息采用改进空时编码发结合信道信息采用改进空时
6、编码发射机的射机的射机的射机的 MIMOMIMOMIMOMIMO 系统等系统等系统等系统等，发射机端同样要求得到信道状态发射机端同样要求得到信道状态发射机端同样要求得到信道状态发射机端同样要求得到信道状态信息信息信息信息 3.各种方法的基本原理及准则 原理原理原理原理（1 1 1 1）盲估计盲估计盲估计盲估计：不需要发送辊发送特不需要发送辊发送特不需要发送辊发送特不需要发送辊发送特殊的训练序列殊的训练序列殊的训练序列殊的训练序列，但是但是但是但是接收须接收到足够多的数据符号接收须接收到足够多的数据符号接收须接收到足够多的数据符号接收须接收到足够多的数据符号， 以得到可靠的信以得到可靠的信以得到
7、可靠的信以得到可靠的信道估计道估计道估计道估计，但有但有但有但有 很大的处理延时很大的处理延时很大的处理延时很大的处理延时。 （2 2 2 2）基于导频基于导频基于导频基于导频：发送端适当位置插入导频发送端适当位置插入导频发送端适当位置插入导频发送端适当位置插入导频，接收端利用接收端利用接收端利用接收端利用导频恢复出导频位置的信道信息导频恢复出导频位置的信道信息导频恢复出导频位置的信道信息导频恢复出导频位置的信道信息， 然后利用某种处然后利用某种处然后利用某种处然后利用某种处理手段理手段理手段理手段( ( ( (如内插如内插如内插如内插、滤波滤波滤波滤波、 变换等变换等变换等变换等) ) )
8、)获得所有时段的获得所有时段的获得所有时段的获得所有时段的信道信息信道信息信道信息信道信息。 准则准则准则准则 (1) (1) (1) (1) 最小平方误差准则最小平方误差准则最小平方误差准则最小平方误差准则(Least Square error law(Least Square error law(Least Square error law(Least Square error law，LS)LS)LS)LS) (2)(2)(2)(2)最小均方误差最小均方误差最小均方误差最小均方误差( Minimum Mean Square Error ( Minimum Mean Square Erro
9、r ( Minimum Mean Square Error ( Minimum Mean Square Error lawlawlawlaw，MMSE)MMSE)MMSE)MMSE) （3 3 3 3）最大似然准则最大似然准则最大似然准则最大似然准则 主要用于盲估计主要用于盲估计主要用于盲估计主要用于盲估计 4.依据各种方法使用条件及优缺点来确定选用何种估计方法 （1 1 1 1） 盲估计盲估计盲估计盲估计：优点优点优点优点 盲估计可以大大提高系统的传输码率盲估计可以大大提高系统的传输码率盲估计可以大大提高系统的传输码率盲估计可以大大提高系统的传输码率。 缺点缺点缺点缺点：很大的处理延时很大的
10、处理延时很大的处理延时很大的处理延时 （2 2 2 2） 基于训练序列和导频的信道估计基于训练序列和导频的信道估计基于训练序列和导频的信道估计基于训练序列和导频的信道估计 比较成熟比较成熟比较成熟比较成熟 经过考虑我们选定基于导频和基于训练序列的信道估计算法经过考虑我们选定基于导频和基于训练序列的信道估计算法经过考虑我们选定基于导频和基于训练序列的信道估计算法经过考虑我们选定基于导频和基于训练序列的信道估计算法 OFDMOFDMOFDMOFDM 系统的数学模型系统的数学模型系统的数学模型系统的数学模型 信道估计就是通过已知导频的信道估计就是通过已知导频的信道估计就是通过已知导频的信道估计就是通
11、过已知导频的 X X X X 和接收信号和接收信号和接收信号和接收信号 Y Y Y Y 根据某种准则先求导频处信道的根据某种准则先求导频处信道的根据某种准则先求导频处信道的根据某种准则先求导频处信道的频率响应频率响应频率响应频率响应 H H H H。 常见的导频类型常见的导频类型常见的导频类型常见的导频类型 梳状导频梳状导频梳状导频梳状导频 这类导频用于信道变化较快的情况这类导频用于信道变化较快的情况这类导频用于信道变化较快的情况这类导频用于信道变化较快的情况，即信道的相邻频响之间变化很大即信道的相邻频响之间变化很大即信道的相邻频响之间变化很大即信道的相邻频响之间变化很大。导导导导频结构如下图
12、所示频结构如下图所示频结构如下图所示频结构如下图所示，图中导频位置沿频率方向等间隔分布图中导频位置沿频率方向等间隔分布图中导频位置沿频率方向等间隔分布图中导频位置沿频率方向等间隔分布，而在有导频分布的而在有导频分布的而在有导频分布的而在有导频分布的子子子子信道中沿时间方向所有位置上全部插入导频信道中沿时间方向所有位置上全部插入导频信道中沿时间方向所有位置上全部插入导频信道中沿时间方向所有位置上全部插入导频。 块状导频块状导频块状导频块状导频 矩形状导频矩形状导频矩形状导频矩形状导频 这类导频用于信道变化不太快也不太慢的情况这类导频用于信道变化不太快也不太慢的情况这类导频用于信道变化不太快也不太
13、慢的情况这类导频用于信道变化不太快也不太慢的情况。导频结构如下图所示导频结构如下图所示导频结构如下图所示导频结构如下图所示，图图图图中导频符号延时间中导频符号延时间中导频符号延时间中导频符号延时间，频率方向都是等间隔分布的频率方向都是等间隔分布的频率方向都是等间隔分布的频率方向都是等间隔分布的， 基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计 图图图图 4 4 4 4- - - -1 1 1 1 半盲估计算法半盲估计算法半盲估计算法半盲估计算法： 以两收两发以两收两发以两收两发以两收两发 MIMOMIMOMIMOMIMO 系统为例系统为例系统为例系统为例，对于第对于第
14、对于第对于第 i i i i 根天线上第根天线上第根天线上第根天线上第 n n n n 个个个个 OFDMOFDMOFDMOFDM 块中第块中第块中第块中第 k k k k 个子载波个子载波个子载波个子载波上的信号上的信号上的信号上的信号，其频率响应可表示为其频率响应可表示为其频率响应可表示为其频率响应可表示为： 备注备注备注备注：此算法不是最简的此算法不是最简的此算法不是最简的此算法不是最简的 有待改进有待改进有待改进有待改进。 半盲估计的改进算法半盲估计的改进算法半盲估计的改进算法半盲估计的改进算法： 基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计基于导频的信道估计 算法算法算法算
15、法（基于导频的二维信道估计基于导频的二维信道估计基于导频的二维信道估计基于导频的二维信道估计） 改进改进改进改进 基于导频的低秩二维信道估计算法基于导频的低秩二维信道估计算法基于导频的低秩二维信道估计算法基于导频的低秩二维信道估计算法 由导频出的频响估计整个信道的频响的方法有好几种由导频出的频响估计整个信道的频响的方法有好几种由导频出的频响估计整个信道的频响的方法有好几种由导频出的频响估计整个信道的频响的方法有好几种，综合考虑综合考虑综合考虑综合考虑，选定了选定了选定了选定了DFTDFTDFTDFT 插值法插值法插值法插值法 DFTDFTDFTDFT 插值法插值法插值法插值法（还有其他插值法还有其他插值法还有其他插值法还有其他插值法，综合比较后确定综合比较后确定综合比较后确定综合比较后确定 dftdftdftdft 插值法插值法插值法插值法） 7. 信 道 估 计 在 上 行 及 下 性 链 路 中 的 定 位信 道 估 计 在 上 行 及 下 性 链 路 中 的 定 位信 道 估 计 在 上 行 及 下 性 链 路 中 的 定 位信 道 估 计 在 上 行 及 下 性 链 路 中 的 定 位