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信道估计算法lmmse仿真

发布时间:2024-08-12 16:24:11

① 如何用计算请问如何做信道估计中的MMSE估计

MMSE估计就是最小均方误差估计,通过求得一个合适的信道冲击响应(CIR),使得通过CIR计算出的接收数据与实际数据的误差的均方和最小。

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我上个月刚做过基于块状导频信息的LTE物理层上行信道的频域信道估计以及信道均衡。

部分算法如下(以下是基于单载波的)

假设循环前缀已经消除了实践弥散信道带来的符号间干扰,保证了子载波之间的正交性。并且信道为慢衰落信道,在一个OFDM符号内,可以认为保持不变。

均衡器接收到的信号可以表示为
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)为均衡器接收到的信号,h(t)为系统等效的冲击响应,x(t)为原始的输入信号,n(t)为系统中的噪声。

信道估计的任务就是在已知发送参考信息的情况下,对接受到的参考信息进行分析,选择合适的算法得到参考信息的信道冲击响应,即h(t),而数据信息的信道冲击响应则可以通过插值得到。

1) 最小二乘估计(LS)
该算法的目的是

有正交性原理,则可得LS估计

该估计为无偏估计,每估计一个新到衰落系数只需一次乘法,缺点是受噪声影响较大。

2) 线性最小均方误差估计(MMSE)
LMMSE估计属于统计估计,需要对信道的二阶统计量进行估计,利用信道相关性可以置信道噪声提高估计性能。以最小均方误差(MMSE)为准则,如下式:

为了降低计算的复杂度,一般将 用它的期望值 代替,信道性能不会产生明显恶化,则上式可变为

其中 为一个仅与调试的星座的大小有关的值, 为平均信噪比。
该算法的复杂度较高,随着X的改变, 须不断更新。

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不知道你的是物理模型和数据结构是什么样的,频域估计还是时域估计,基于导频信息还是盲信道估计?

② 当满足什么条件时,MMSE估计即为LMS算法

MMSE估计就是最小均方误差估计,通过求得一个合适的信道冲击响应(CIR),使得通过CIR计算出的接收数据与实际数据的误差的均方和最小。

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我上个月刚做过基于块状导频信息的LTE物理层上行信道的频域信道估计以及信道均衡。

部分算法如下(以下是基于单载波的)

假设循环前缀已经消除了实践弥散信道带来的符号间干扰,保证了子载波之间的正交性。并且信道为慢衰落信道,在一个OFDM符号内,可以认为保持不变。

均衡器接收到的信号可以表示为
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)为均衡器接收到的信号,h(t)为系统等效的冲击响应,x(t)为原始的输入信号,n(t)为系统中的噪声。

信道估计的任务就是在已知发送参考信息的情况下,对接受到的参考信息进行分析,选择合适的算法得到参考信息的信道冲击响应,即h(t),而数据信息的信道冲击响应则可以通过插值得到。

1) 最小二乘估计(LS)
该算法的目的是

有正交性原理,则可得LS估计

该估计为无偏估计,每估计一个新到衰落系数只需一次乘法,缺点是受噪声影响较大。

2) 线性最小均方误差估计(MMSE)
LMMSE估计属于统计估计,需要对信道的二阶统计量进行估计,利用信道相关性可以置信道噪声提高估计性能。以最小均方误差(MMSE)为准则,如下式:

为了降低计算的复杂度,一般将 用它的期望值 代替,信道性能不会产生明显恶化,则上式可变为

其中 为一个仅与调试的星座的大小有关的值, 为平均信噪比。
该算法的复杂度较高,随着X的改变, 须不断更新。

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不知道你的是物理模型和数据结构是什么样的,频域估计还是时域估计,基于导频信息还是盲信道估计?

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有点悲剧,Word里面的公式我不知道怎么插进来

③ MMSE信道估计

在线性最小均方误差估计(LMMSE)中,采用的准则函数是统计均方误差,首先将待定信道估计值表示为:

其中W是待定的加权系数矩阵,这样就是要估计这些权系数,LMMSE估计的准则函数如下:

对W求偏导,并令其等于0,利用正交性原理,可得:



从而得到G的LMMSE为

最后得到H的估计为

下图是在EVA信道条件下,信道估计技术与均衡技术的性能比较图,其中调制方式为16-QAM,编码采用1/2码率的Turbo码。

由图可见,在多径信道条件下,LMMSE信道估计性能还是明显要优于LS信道估计。也可以看到在低信噪比条件下,性能并没有很大改善,这时噪声的影响占了主要因素。如果在AWGN信道条件下,由于Turbo码的存在,LS信道估计的性能在信噪比12dB的情况下已经不出现误码率,此时两种信道估计的曲线相差不大,因此在本系统的信道条件下(信道条件为室内信道,信噪比14dB以上),采用LS信道估计已足够。另外,这里由于天线间的干扰不存在,所以MMSE均衡和ZF均衡性能曲线几乎重合。

考虑到可能存在的定时误差,将导致相位偏移,相位偏差是关于k的线性函数。采用跟踪导频做信道估计时,忽略相位噪声的影响,采用线性内插时可将所有的相位偏移准确的估计出来,此时在频域采用线性内插最合适。在室内信道条件下,能保证信噪比大于14dB,此时信道编码可以完全正确译码,因此频域的信道估计方法采用LS算法。

在白高斯信道条件下,如果不存在定时误差,估计出的信道应该是信道响应的实部近似平坦,虚部为零;若存在定时误差,会使得估计出的信道有一定的相位偏转,两种情况下信道估计结果如下图所示

上图为信道估计值的星座图,下图为时域图,时域图中上图为频域内插之后的信道估计值的实部,下图为虚部,前600个子载波为正频率,后600个子载波为负频率。第一幅图为定时准确的情况,可见信道估计值仍然存在相位噪声;第二幅图是定时点出现误差的情况,此时引入的相位偏差会叠加到相位噪声上,如果定时偏差在3个样点以内,将引入小于2pi的相位偏转,该图的定时偏差刚好为3个样点。

实际信道为室内信道,时域上信道变化缓慢,因此可采用最邻近插值的方法估计其他未插导频的符号。此时认为在一个时隙内的信道响应近似不变。

因此信道估计算法频域采用线性插值,时域采用邻近插值。位于天线端口2上的导频处未插入任何导频信息,可以利用此特性来做信噪比估计,即使用每个时隙第6个符号上的导频计算信号功率,第7个符号上的导频计算噪声功率。

考虑到存在一定的相位噪声,使得每个符号的星座图有一定的相位偏转,一个主要的相位噪声是残余频偏的影响。假设在频偏补偿之后残余频偏还有f,则使用上述时域信道内插方法使得这些频偏会累计到一个时隙上。假设最后的残余频偏为f_delta,则一个时隙内每个符号残余相偏为

由于时域上信道估计是直接扩展得到的,所以残余相偏会因为时间的累计而增加。累计的间隔为一个OFDM符号长度(加CP)。整个下行子帧所有OFDM符号的相位偏转如下图所示:

每一个OFDM符号经历相同的相位偏转,当频偏补偿效果理想残余频偏为10Hz时,最大相偏约为0.01pi,实际信道下一个时隙的每个符号的星座图相偏如下所示

④ 请问如何做信道估计中的MMSE估计

MMSE估计就是最小均方误差估计,通过求得一个合适的信道冲击响应(CIR),使得通过CIR计算出的接收数据与实际数据的误差的均方和最小。

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我上个月刚做过基于块状导频信息的LTE物理层上行信道的频域信道估计以及信道均衡。

部分算法如下(以下是基于单载波的)

假设循环前缀已经消除了实践弥散信道带来的符号间干扰,保证了子载波之间的正交性。并且信道为慢衰落信道,在一个OFDM符号内,可以认为保持不变。

均衡器接收到的信号可以表示为
y(t)=x(t)*h(t)+n(t)

y(t)为均衡器接收到的信号,h(t)为系统等效的冲击响应,x(t)为原始的输入信号,n(t)为系统中的噪声。

信道估计的任务就是在已知发送参考信息的情况下,对接受到的参考信息进行分析,选择合适的算法得到参考信息的信道冲击响应,即h(t),而数据信息的信道冲击响应则可以通过插值得到。

1) 最小二乘估计(LS)
该算法的目的是

有正交性原理,则可得LS估计

该估计为无偏估计,每估计一个新到衰落系数只需一次乘法,缺点是受噪声影响较大。

2) 线性最小均方误差估计(MMSE)
LMMSE估计属于统计估计,需要对信道的二阶统计量进行估计,利用信道相关性可以置信道噪声提高估计性能。以最小均方误差(MMSE)为准则,如下式:

为了降低计算的复杂度,一般将 用它的期望值 代替,信道性能不会产生明显恶化,则上式可变为

其中 为一个仅与调试的星座的大小有关的值, 为平均信噪比。
该算法的复杂度较高,随着X的改变, 须不断更新。

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不知道你的是物理模型和数据结构是什么样的,频域估计还是时域估计,基于导频信息还是盲信道估计?

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有点悲剧,Word里面的公式我不知道怎么插进来

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