LTE物理层协议书(doc 93页)

4.13 信道估计

4.13.1 信道估计简介

1.有哪些信道估计方法 (1) 盲估计与半盲估计

(2) 基于导频的信道估计

（3）基于训练序列的信道估计

2. 信道估计的作用

(1)抵抗衰落，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。

(2)在OFDM无线通信系统中一般采用多进制调制方式，如MQAM调制方式，这就需要在接收端进行相干解调。由于无线信道的传输特性是随时间变化的，因此相干解调就要用到信道的瞬时状态信息，所以在系统接收端需要进行信道估计，以获得无线信道的瞬时传输特性

(3)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

(4)对于结合MIMO技术的OFDM系统来说，空时检测或空时解码一般要求己知信道状态信息，因此这时的信道估计及估计的准确性就尤为重要

(5)对于闭环系统，如OFDM自适应调制系统、MIMO一OFDM自适应调制系统、结合信道信息采用改进空时编码发射机的MIMO系统等，发射机端同样要求得到信道状态信息

3.各种方法的基本原理及准则

原理（1）盲估计：不需要发送辊发送特殊的训练序列，但是接收须接收到足够多的数据符号，以得到可靠的信道估计，但有 很大的处理延时。

（2）基于导频：发送端适当位置插入导频，接收端利用导频恢复出导频位置的信道信息，然后利用某种处理手段(如内插、滤波、 变换等)获得所有时段的信道信息。

准则 (1) 最小平方误差准则(Least Square error law，LS)

(2)最小均方误差( Minimum Mean

Square Error law，MMSE)

（3）最大似然准则 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） 盲估计：优点 盲估计可以大大提高系统的传输码率。

缺点：很大的处理延时

（2） 基于训练序列和导频的信道估计 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

OFDM系统的数学模型

信道估计就是通过已知导频的X和接收信号Y根据某种准则先求导频处信道的频率响应H。

常见的导频类型

梳状导频

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。导频结构如下图所示，图中导频位置沿频率方向等间隔分布，而在有导频分布的子信道中沿时间方向所有位置上全部插入导频。

块状导频

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。导频结构如下图所示，图中导频符号延时间，频率方向都是等间隔分布的，

基于导频的信道估计

图4-1

半盲估计算法：

{以两收两发MIMO系统为例，对于第i根天线上第n个OFDM块中第k个子载波

上的信号，其频率响应可表示为：

}

备注：此算法不是最简的 有待改进。

半盲估计的改进算法：

{

}

基于导频的信道估计

算法（基于导频的二维信道估计）

{

}

改进 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，综合考虑，选定了DFT插值法

DFT插值法（还有其他插值法，综合比较后确定dft插值法）

7.信道估计在上行及下性链路中的定位ScramblingModulation

mapperLayermapperPrecodingResource element

mapperOFDM signal

generationResource element

mapperOFDM signal

generationScramblingModulation

mapperlayersantenna portscode words

4.13.2 基于各类型参考信号的信道估计算法

4.13.2.1 下行参考信号的信道估计

1. 小区专用参考信号（常规CP）

0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6lOne antenna portTwo antenna portsResource element (k,l)Not used for transmission on this antenna portReference symbols on this antenna port0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6l0l0R0R0R0R6l0l0R0R0R0R6l0l1R1R1R1R6l0l1R1R1R1R6lFour antenna ports0l6l0l2R6l0l6l0l6l2R2R2R3R3R3R3Reven-numbered slotsodd-numbered slotsAntenna port 0even-numbered slotsodd-numbered slotsAntenna port 1even-numbered slotsodd-numbered slotsAntenna port 2even-numbered slotsodd-numbered slotsAntenna port 3

小区专用参考信号（扩展CP）

0l0R0R0R0R5l0l0R0R0R0R5lOne antenna portTwo antenna portsResource element (k,l)Not used for transmission on this antenna portReference symbols on this antenna port0l0R0R0R0R5l0l0R0R0R0R5l0l1R1R1R1R5l0l1R1R1R1R5l0l0R0R0R0R5l0l0R0R0R0R5l0l1R1R1R1R5l0l1R1R1R1R5lFour antenna ports0l5l0l2R5l0l5l0l5l2R2R2R3R3R3R3Reven-numbered slotsodd-numbered slotsAntenna port 0Antenna port 1Antenna port 2Antenna port 3even-numbered slotsodd-numbered slotseven-numbered slotsodd-numbered slotseven-numbered slotsodd-numbered slots算法设计（一维信道估计算法）先进性频域估计再进行时域估计

说明：本项目的信道估计算法都统一用一维信道估计算法，先对频域进行估计，再对时域进行估计。

下面以下行常规CP小区专用参考信号端口的估计分别进行设计，设计思想基本相同，

算法

以天线端口0为例

X（L，k）表示第L个时隙的第k个子载波

设X0p=[X（0，0） X（0，6） X（0，12）……X（0，6k）……]，

其中k=0，1，2……

Y0p=[Y（0，0） Y（0，6） Y（0，12）……Y（0，6k）……]，

其中k=0，1，2……

其中X0p为L=0时插入的导频符号，Y0p为L=0时收到的导频处的值。

根据X0p，Y0p再用LMMSE准则估计出opHˆ的值，将X0p，Y0p分别写作X0p=[X1，X2，X3，……，XNp-1]，Y0p=[Y1，Y2，Y3，……，YNp-1]，用LMMSE准则估计opHˆ的具体步骤如下：

【由于LMMSE准则要用到LS的结果，所以先将LS准则的结果如下:

即：opHˆ= 1p0X* Y0p

】

【LMMSE准则要以MMSE准则为基础，MMSE准则如下：



】

基于LMMSE准则的信道估计

所以p0Hˆ=

其中Q=

由上式可见只要知道RHH就能得到导频处的信道响应，假定OFDM系统是在时变多径衰落信道中工作，系统的抽样间隔为Ts，循环前缀为L,信道可用下式表示：

接下来用DFT插值算法求得L=0处所有符号出的频率响应。

DFT插值算法如下：

到此为止天线端口0的L=0处各个符号的信道响应已经求出，L=1,2,3时的OFDM符号没有导频插入，L=4处OFDM符号有导频插入，当L=4时，

设X4p=[X（4，3） X（4，9） X（4，15）……X（0，3+6k）……]，

其中k=0，1，2……

Y4p=[Y（4，3） Y（4，9） Y（4，15）……Y（0，3+6k）……]，

其中k=0，1，2……