信道估计

CRS用于小区内所有服务UE的物理下行数据和控制信息解调，是LTE/LTE A最普遍 的参考信号。
MBSFN RS用于多播单频网的广播信号解调。
UE-specific RS 又称为DM-RS，用于UE的PDSCH解调。
由于LTE中每一个下行天线端口传输一个参考信号，小区内所有UE都要使用小区参考信 号，小区专用参考信号需要覆盖整个带宽，因此，重点说小区参考信号。
Rhp
R pp
ˆ H p
为数据子载波和导频子载波的相关系数 为导频子载波处的相关系数 为导频子载波处的信道响应
信道估计用MMSE算法又称为维 纳滤波
维纳滤波
求解使得
J E{ Hdata Hdata }
2
为最小的滤波器系数。
data处信道的估计为：
H data (l , k )
( l ', k ')P
PBCH信道估计算法模块
R0 R0 R0 R0
R0
R0
R0
l0
R0
l 6l 0 l6
单天线下接收端PBCH时频结构
PBCH数据产生及其时频资源位置
PBCH位置固定，为一个无线帧 上的subframe0中slot1上的第0、 1、2、3个OFDM符号，且只占 据中间的72个子载波位置，这样 在同步完成之后，就可以确定出 PBCH的位置而不需要了解带宽 如何。
1 1 j 2 rms k / Ts
rms 为RMS多径时延（功率衰减到最大功率1/e
处的时间）
源自文库
下行物理信道

PDSCH:

承载下行用户数据，也可用于传送系统控制消息和寻呼消息 广播系统信息(cell IDs, cell status, allowed services, RACH parameters…) 应用于多播业务，只对特定的终端发送信号 携带了H-ARQ Ack/Nack消息，指示eNodeB是否正确接收到PUSCH的传输。
TD-LTE下行链路信道估计
1
内容
为什么估计 信道估计方法 信道估计过程 （1）插入导频 （2）导频位置信道估计 （3）非导频位置信道估计

2
为什么估计
在LTE系统中，发射分集、相关解调、空间复用等，接收端都必
须通过信道估计获得信道矩阵信息才能够正确的解调出混叠在一起 的信号；这就需要在接收信息时，对信道的参数进行估计。

w(l , k ; l ', k ') H pilot (l ', k ')
w
为滤波器系数
H pilot 为已知的导频处的信道
其中滤波系数为：
1 wT (l, k ) Rhp Rpp
Rhp
为数据子载波和导频子载波的相关系数 为导频子载波处的相关系数
R pp
此处矩阵的阶数表示采用几个已知pilot进行data处信道进行估计，一 般来讲，已知导频数目越多效果越好，但同时也会使计算量越大。
，
导频处的信道估计（LS）
ˆ X 1Y Y1 , H p p p X1 Y , P XP
T
数据处的信道估计（LMMSE）
HMMSE RHH (RHH 2 ( XX H )1 )1 H p
2
为噪声方差
RHH 表示信道的自相关矩阵
2 1 ˆ ˆ H Rhp Rpp I H p
4
基于导频的非盲信道估计



(1)发射端导频图案的选择； (2)接收端导频位频率响应函数的计算方 法； (3)导频位之间数据位频率响应函数的获 取。
5
LTE帧结构
LTE支持两种无线帧结构，Type 1，适用于FDD；Type 2，适用于 TDD；主要研究的是TD-LTE，所以主要针对Type 2的结构进行讲解， 相邻子载波频率间隔为15KHZ，OFDM符号持续时间1/15000秒，每 个符号最大的采样数为2048，即采样频率为30.72MHZ。
下行时隙结构
一个时隙中传输的信号可以用一个资源栅格（Resource Grid） 来描述，其大小由频域索引坐标上 个子载波 和时域索引坐 标上 个个OFDM符号交错分割而成。
LTE下行资源栅格图
常用导频插入方法
AWGN时不变信道条件下几种方案性能完全一样
适合快衰落信道
适合慢衰落信道
可以通过调整子载波间隔和 符号间隔来适应频率选择性 衰落信道和时间选择性衰落 信道
Cell-specific reference signals
信道估计
信道估计分两步进行，首先，在参考信号位置进行 LS信道估计，获得已知导频处的信道估计，然后，选择 合适位置的导频信道，利用已知导频处的信道估计结果， 进行2D维纳滤波，得到时间域和频率域中数据处的信道 估计结果。 准最优方案采用时间和频率维的2D维纳滤波。
TD LTE A信道估计模块
参数估计模块 信道相关性计算 无PMI 导频处信道估计 数据域/控制域信道估计 有PMI 等效信道计算
本地导频计算
信道估计模块框图
PBCH信道估计 详细 数据域/控制域 信道估计 详细 数据域信道估计 PDSCH 控制区域信道估计 PCFICH/PHICH/PDCCH
数据处信道估计模块
自适应的信道均衡器利用信道估计来对抗ISI的影响；分集技术
利用信道估计，实现与接收信号最佳匹配的接收机；最大似然检测 利用信道估计使得接收端错误概率最小化；相关解调利用信道估计
提供的信号相位信息，实现信号的检测，与非相干解调相比，相干
解调可以提高系统的整体性能。
3
信道估计方法

盲信道估计 非盲信道估计
不需要导频辅助，一般收敛速度较慢，限制了在实际系统的 中的使用。

有导频辅助的非盲信道估计通常能克服盲估计和半盲估计精 度低、复杂度高、统计时间长等缺陷，LTE系统中，由于传输速 率较高，并且需要使用相干检测技术获得较高的性能，因此通常 使用非盲估计获得较好的估计效果，这样可以更好的跟踪无线信 道的变化，提高接收机性能。重点信道估计方法就是基于导频的 非盲信道估计。
参数估计负责估计出信道估计所需要的RMS 时延、多普勒和噪声方差，传递给信道相关 性计算模块，得到当前子帧内信道相关性的 结果。本地导频计算则根据需要输出当前所 用到的导频的发端值。导频信道估计负责LS 计算，得到所需要导频的LS信道估计值。最 终所有输出汇入数据处信道估计模块，得到 下一步MIMO均衡所需要的信道估计结果。
同步完成之后，下行信道的接收解调有先后顺序。一般步骤为：1）估 计PBCH信道，解调得到带宽等信息；2）估计控制区域信道，解调得 到当前UE占据RB索引等信息；3）估计PDSCH信道，进行数据解调。 信道估计的位置如下：
带宽等信息 同步信道 PBCH信道 控制信道
UE的RB范围等 数据信道 UE数据解调
信道估计
信道估计的信号处理流程 PBCH位置固定，且只占据中间的72个子载波位置，这样在同步完成之后， 就可以确定出PBCH的位置而不需要了解带宽如何。 控制域信道估计（PCFICH、PHICH、PDCCH）: 确定可用参考信号，估计全频带范围内的控制域信道。 数据域信道估计（PDSCH）: 根据控制域信号解析结果，确定用户专用的RB范围，在用户专用RB范围内 确定可用参考信号，进行信道估计，输出信道估计结果。
PBCH的有效数据位于无线帧号的连续的4个无线帧的第1个子帧的第2个slot的前4个 OFDM符号的中间带宽的72个频域子载波上。
信道的互相关矩阵具有时频上的独立性
Rt ,f (l, k ) t (l )f (k )
t (l ) J0 (2 fd lTs )
J0
fd
表示第一类零阶贝塞尔函数 为最大多普勒频移 需要估计的基本参数包括 噪声方差，Doppler频移和 RMS多径时延。
f (k )

PBCH:


PMCH:


PHICH:

PCFICH: • 携带了一个控制格式指示，提供PDCCH信道使用OFDM符号数量的信息。 每个物理信道在进行 PDCCH: • 承载下行链路控制DCI信息，包含资源分配和UE的其他控制信息。
信道估计时，所具有 的信息和RS图案都不 完全相同，所以不同 的信道需要不同的模 块进行区分。