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信道估計演算法lmmse模擬

發布時間:2024-08-12 16:24:11

① 如何用計算請問如何做信道估計中的MMSE估計

MMSE估計就是最小均方誤差估計,通過求得一個合適的信道沖擊響應(CIR),使得通過CIR計算出的接收數據與實際數據的誤差的均方和最小。

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我上個月剛做過基於塊狀導頻信息的LTE物理層上行信道的頻域信道估計以及信道均衡。

部分演算法如下(以下是基於單載波的)

假設循環前綴已經消除了實踐彌散信道帶來的符號間干擾,保證了子載波之間的正交性。並且信道為慢衰落信道,在一個OFDM符號內,可以認為保持不變。

均衡器接收到的信號可以表示為
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)為均衡器接收到的信號,h(t)為系統等效的沖擊響應,x(t)為原始的輸入信號,n(t)為系統中的雜訊。

信道估計的任務就是在已知發送參考信息的情況下,對接受到的參考信息進行分析,選擇合適的演算法得到參考信息的信道沖擊響應,即h(t),而數據信息的信道沖擊響應則可以通過插值得到。

1) 最小二乘估計(LS)
該演算法的目的是

有正交性原理,則可得LS估計

該估計為無偏估計,每估計一個新到衰落系數只需一次乘法,缺點是受雜訊影響較大。

2) 線性最小均方誤差估計(MMSE)
LMMSE估計屬於統計估計,需要對信道的二階統計量進行估計,利用信道相關性可以置信道雜訊提高估計性能。以最小均方誤差(MMSE)為准則,如下式:

為了降低計算的復雜度,一般將 用它的期望值 代替,信道性能不會產生明顯惡化,則上式可變為

其中 為一個僅與調試的星座的大小有關的值, 為平均信噪比。
該演算法的復雜度較高,隨著X的改變, 須不斷更新。

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不知道你的是物理模型和數據結構是什麼樣的,頻域估計還是時域估計,基於導頻信息還是盲信道估計?

② 當滿足什麼條件時,MMSE估計即為LMS演算法

MMSE估計就是最小均方誤差估計,通過求得一個合適的信道沖擊響應(CIR),使得通過CIR計算出的接收數據與實際數據的誤差的均方和最小。

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我上個月剛做過基於塊狀導頻信息的LTE物理層上行信道的頻域信道估計以及信道均衡。

部分演算法如下(以下是基於單載波的)

假設循環前綴已經消除了實踐彌散信道帶來的符號間干擾,保證了子載波之間的正交性。並且信道為慢衰落信道,在一個OFDM符號內,可以認為保持不變。

均衡器接收到的信號可以表示為
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)為均衡器接收到的信號,h(t)為系統等效的沖擊響應,x(t)為原始的輸入信號,n(t)為系統中的雜訊。

信道估計的任務就是在已知發送參考信息的情況下,對接受到的參考信息進行分析,選擇合適的演算法得到參考信息的信道沖擊響應,即h(t),而數據信息的信道沖擊響應則可以通過插值得到。

1) 最小二乘估計(LS)
該演算法的目的是

有正交性原理,則可得LS估計

該估計為無偏估計,每估計一個新到衰落系數只需一次乘法,缺點是受雜訊影響較大。

2) 線性最小均方誤差估計(MMSE)
LMMSE估計屬於統計估計,需要對信道的二階統計量進行估計,利用信道相關性可以置信道雜訊提高估計性能。以最小均方誤差(MMSE)為准則,如下式:

為了降低計算的復雜度,一般將 用它的期望值 代替,信道性能不會產生明顯惡化,則上式可變為

其中 為一個僅與調試的星座的大小有關的值, 為平均信噪比。
該演算法的復雜度較高,隨著X的改變, 須不斷更新。

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不知道你的是物理模型和數據結構是什麼樣的,頻域估計還是時域估計,基於導頻信息還是盲信道估計?

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有點悲劇,Word裡面的公式我不知道怎麼插進來

③ MMSE信道估計

在線性最小均方誤差估計(LMMSE)中,採用的准則函數是統計均方誤差,首先將待定信道估計值表示為:

其中W是待定的加權系數矩陣,這樣就是要估計這些權系數,LMMSE估計的准則函數如下:

對W求偏導,並令其等於0,利用正交性原理,可得:



從而得到G的LMMSE為

最後得到H的估計為

下圖是在EVA信道條件下,信道估計技術與均衡技術的性能比較圖,其中調制方式為16-QAM,編碼採用1/2碼率的Turbo碼。

由圖可見,在多徑信道條件下,LMMSE信道估計性能還是明顯要優於LS信道估計。也可以看到在低信噪比條件下,性能並沒有很大改善,這時雜訊的影響佔了主要因素。如果在AWGN信道條件下,由於Turbo碼的存在,LS信道估計的性能在信噪比12dB的情況下已經不出現誤碼率,此時兩種信道估計的曲線相差不大,因此在本系統的信道條件下(信道條件為室內信道,信噪比14dB以上),採用LS信道估計已足夠。另外,這里由於天線間的干擾不存在,所以MMSE均衡和ZF均衡性能曲線幾乎重合。

考慮到可能存在的定時誤差,將導致相位偏移,相位偏差是關於k的線性函數。採用跟蹤導頻做信道估計時,忽略相位雜訊的影響,採用線性內插時可將所有的相位偏移准確的估計出來,此時在頻域採用線性內插最合適。在室內信道條件下,能保證信噪比大於14dB,此時信道編碼可以完全正確解碼,因此頻域的信道估計方法採用LS演算法。

在白高斯信道條件下,如果不存在定時誤差,估計出的信道應該是信道響應的實部近似平坦,虛部為零;若存在定時誤差,會使得估計出的信道有一定的相位偏轉,兩種情況下信道估計結果如下圖所示

上圖為信道估計值的星座圖,下圖為時域圖,時域圖中上圖為頻域內插之後的信道估計值的實部,下圖為虛部,前600個子載波為正頻率,後600個子載波為負頻率。第一幅圖為定時准確的情況,可見信道估計值仍然存在相位雜訊;第二幅圖是定時點出現誤差的情況,此時引入的相位偏差會疊加到相位雜訊上,如果定時偏差在3個樣點以內,將引入小於2pi的相位偏轉,該圖的定時偏差剛好為3個樣點。

實際信道為室內信道,時域上信道變化緩慢,因此可採用最鄰近插值的方法估計其他未插導頻的符號。此時認為在一個時隙內的信道響應近似不變。

因此信道估計演算法頻域採用線性插值,時域採用鄰近插值。位於天線埠2上的導頻處未插入任何導頻信息,可以利用此特性來做信噪比估計,即使用每個時隙第6個符號上的導頻計算信號功率,第7個符號上的導頻計算雜訊功率。

考慮到存在一定的相位雜訊,使得每個符號的星座圖有一定的相位偏轉,一個主要的相位雜訊是殘余頻偏的影響。假設在頻偏補償之後殘余頻偏還有f,則使用上述時域信道內插方法使得這些頻偏會累計到一個時隙上。假設最後的殘余頻偏為f_delta,則一個時隙內每個符號殘余相偏為

由於時域上信道估計是直接擴展得到的,所以殘余相偏會因為時間的累計而增加。累計的間隔為一個OFDM符號長度(加CP)。整個下行子幀所有OFDM符號的相位偏轉如下圖所示:

每一個OFDM符號經歷相同的相位偏轉,當頻偏補償效果理想殘余頻偏為10Hz時,最大相偏約為0.01pi,實際信道下一個時隙的每個符號的星座圖相偏如下所示

④ 請問如何做信道估計中的MMSE估計

MMSE估計就是最小均方誤差估計,通過求得一個合適的信道沖擊響應(CIR),使得通過CIR計算出的接收數據與實際數據的誤差的均方和最小。

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我上個月剛做過基於塊狀導頻信息的LTE物理層上行信道的頻域信道估計以及信道均衡。

部分演算法如下(以下是基於單載波的)

假設循環前綴已經消除了實踐彌散信道帶來的符號間干擾,保證了子載波之間的正交性。並且信道為慢衰落信道,在一個OFDM符號內,可以認為保持不變。

均衡器接收到的信號可以表示為
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)為均衡器接收到的信號,h(t)為系統等效的沖擊響應,x(t)為原始的輸入信號,n(t)為系統中的雜訊。

信道估計的任務就是在已知發送參考信息的情況下,對接受到的參考信息進行分析,選擇合適的演算法得到參考信息的信道沖擊響應,即h(t),而數據信息的信道沖擊響應則可以通過插值得到。

1) 最小二乘估計(LS)
該演算法的目的是

有正交性原理,則可得LS估計

該估計為無偏估計,每估計一個新到衰落系數只需一次乘法,缺點是受雜訊影響較大。

2) 線性最小均方誤差估計(MMSE)
LMMSE估計屬於統計估計,需要對信道的二階統計量進行估計,利用信道相關性可以置信道雜訊提高估計性能。以最小均方誤差(MMSE)為准則,如下式:

為了降低計算的復雜度,一般將 用它的期望值 代替,信道性能不會產生明顯惡化,則上式可變為

其中 為一個僅與調試的星座的大小有關的值, 為平均信噪比。
該演算法的復雜度較高,隨著X的改變, 須不斷更新。

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