信道估计中的导频结构

目录

一. 介绍

二. 怎么信道估计？

三. 块状导频结构

四. 梳妆导频结构

五. 格状导频结构

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一. 介绍

发射机将信息比特序列调制成PSK/QAM符号，然后对相应的符号执行IFFT(逆傅里叶变换）将其变换成时域信号，最后通过一个无线信道将它们发射出去。

接收端信道估计的意义：接收的信号通常因受到信道特性的影响而失真。为了恢复发送的比特信息，在接收机必须对信道的影响进行估计和补偿；

发射端信道估计的意义：设计预编码矩阵，避免自干扰；

二. 怎么信道估计？

在MIMO中，只要不发生载波间干扰，即能够保持子载波之间的正交性，就能将每一个子载波看成独立的信道。这种正交性使得接收信号的每个子载波分量可以被表示成发射信号与子载波的信道频率响应的乘积。因此，需要估计每个子载波的信道响应就可以恢复发送信号。

具体方法：发射机和接收机都知道前导和导频，接着利用此符号就可以信道估计，还可以利用不同的插值技术来估计导频之间的子载波上的信道响应。

数据信号和训练信号都可以用于信道估计，同时需要考虑性能需求、计算复杂度和信道时变特性。

以下导频信号的分类是依据导频排列的方式。

三. 块状导频结构

周期性地发射OFDM符号进行信号估计，其中每个导频符号上的所有子载波都用做导频。利用这些导频进行时域插值，沿时间轴估计信道。需要注意：

• 导频符号的周期需等于信道的相干时间；
• 信道相干时间与多普勒频率成反比；

由于导频是周期性地插入导频符号的所有子载波中，所以块状导频的排列适用于频率选择性信道。然而，对于快衰落信道，通过缩短导频符号的周期来跟踪信道变化会引起很大的负荷。

四. 梳妆导频结构

在每个OFDM符号的子载波上周期性地放置导频信号，然后利用这些导频信号进行频域插值，沿频率轴进行信道估计。为了跟踪频率选择性信道的特性，导频在频率上的周期需要与相干宽带保持一致。

相干带宽由最大时延扩展的倒数决定 

 梳妆导频结构适用于快衰落信道，而不是频率选择性信道。

五. 格状导频结构

以给定的周期沿着

时间轴和频率轴两个方向插入导频。导频分散在时间和频率轴上，使信道估计在时域和频域上插值更为便利。为了跟踪信道的时变和频率选择特性，导频符号的排列需满足：

导频符号在时间上的周期小于多普勒扩展的倒数；

导频符号在频率上的周期小于最大时延扩展的倒数； 

补充下多普勒扩展的理解：

当接收端或者发射端移动时，接收信号的频率发生变化，称之为多普勒效应。举例：基站发射一个10MHz的信号，用户理论上会收到10MHz的信号，但考虑用户在快速移动，用户可能收到9.9Mhz的信号，也可能收到10.1Mhz的信号，这段0.1MHz的频率差，就称之为多普勒频移，也叫多普勒扩展。

备注：多普勒效应，多普勒频移，多普勒扩展三者的区别可以从这段话中感受下。