Informacje o stanie kanału

Informacje o stanie kanału

ponieważ warunki kanału są różne, natychmiastowe CSI należy oszacować na podstawie krótkoterminowej. Popularnym podejściem jest tzw. Sekwencja treningowa (lub Sekwencja pilota), w której transmitowany jest znany sygnał, a macierz kanału H {\displaystyle \scriptstyle \mathbf {H} } jest szacowana na podstawie połączonej wiedzy o przesyłanym i odbieranym sygnale.

y i = H P i + n i . {\displaystyle \mathbf {y} _{i}= \ mathbf {H} \ mathbf {p} _{i}+ \ mathbf {n} _{i}., Y = = H p + n {\displaystyle \mathbf {Y} ==\mathbf {H} \mathbf {P} +\mathbf {N}}

estymacja najmniejszego kwadratuedytuj

Jeśli rozkład kanału i szumu jest Nieznany, to Estymator najmniejszego kwadratu (znany również jako bezstronny Estymator minimalnej wariancji) to

H LS-Estymator = Y P H ( P P H)-1 {\displaystyle \mathbf {H} _{\textrm {LS-estimate}}=\mathbf {y} \mathbf {P} ^{H} (\mathbf {P} \mathbf {P} ^{H})^{-1}}

gdzie ( ) h {\displaystyle ()^{H}} oznacza sprzężoną transpozycję., Średni błąd Kwadratowy (MSE) jest proporcjonalny do

T r (P P H ) − 1 {\displaystyle \mathrm {tr} (\mathbf {P} \mathbf {P} ^{H})^{-1}}

Gdzie t r {\displaystyle \mathrm {tr} } oznacza ślad. Błąd jest minimalizowany, gdy P P h {\displaystyle \ mathbf {P} \ mathbf {P} ^{H}} jest skalowaną macierzą tożsamości. Można to osiągnąć tylko wtedy, gdy N {\displaystyle N} jest równa (lub większa) liczbie anten nadawczych., Najprostszym przykładem optymalnej macierzy treningowej jest wybranie P {\displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {P} } jako (skalowanej) macierzy tożsamości o tej samej wielkości, co Liczba anten nadawczych.

estymacja MMSEEDYTUJ

Jeśli rozkład kanałów i szumów jest znany, to ta informacja a priori może być wykorzystana do zmniejszenia błędu estymacji. Takie podejście jest znane jako estymacja bayesowska i dla kanałów Rayleigha wykorzystuje się , że

vec ( H ) ∼ C N ( 0 , R), vec ( N ) ∼ C N ( 0, S ) ., {\displaystyle {\mbox{vec}}(\mathbf {H} )\sim {\mathcal {CN}}(0,\,\mathbf {R} ),\quad {\mbox{vec}}(\mathbf {N} )\sim {\mathcal {CN}}(0,\,\mathbf {S} ).,ecomes

vec ( H MMSE-estimate ) = ( R − 1 + ( P T ⊗ I ) H S − 1 ( P T ⊗ I ) ) − 1 ( P T ⊗ I ) H S − 1 vec ( Y ) {\displaystyle {\mbox{vec}}(\mathbf {H} _{\textrm {MMSE-estimate}})=\left(\mathbf {R} ^{-1}+(\mathbf {P} ^{T}\,\otimes \,\mathbf {I} )^{H}\mathbf {S} ^{-1}(\mathbf {P} ^{T}\,\otimes \,\mathbf {I} )\right)^{-1}(\mathbf {P} ^{T}\,\otimes \,\mathbf {I} )^{H}\mathbf {S} ^{-1}{\mbox{vec}}(\mathbf {Y} )}

where ⊗ {\displaystyle \otimes } denotes the Kronecker product and the identity matrix I {\displaystyle \scriptstyle \mathbf {I} } has the dimension of the number of receive antennas., Średni błąd Kwadratowy (MSE) to

T r ( R − 1 + ( P T ⊗ I ) H S − 1 ( P T ⊗ I ) ) − 1 {\displaystyle \mathrm {TR} \left(\mathbf {r} ^{-1}+(\mathbf {P} ^{T}\,\otimes \,\mathbf {I} )^{H}\mathbf {s} ^{-1}(\mathbf {P} ^{T}\,\otimes \,\mathbf {I})^{H} \mathbf {s} ^ {-1} (\mathbf {P} ^ {T}\, \otimes\, \ mathbf {i}) \ Right) ^ {-1}}

i jest zminimalizowana przez Macierz treningową P {\displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {P}}, która w ogólności może być wyprowadzona tylko przez optymalizację numeryczną. Istnieją jednak rozwiązania heurystyczne o dobrej wydajności oparte na wodzie., W przeciwieństwie do estymacji najmniejszych kwadratów, błąd estymacji dla przestrzennie skorelowanych kanałów może być zminimalizowany, nawet jeśli N {\displaystyle N} jest mniejsza niż liczba anten nadawczych. Dzięki temu estymacja MMSE może zarówno zmniejszyć błąd estymacji, jak i skrócić wymaganą sekwencję szkolenia. Wymaga jednak dodatkowo znajomości macierzy korelacji kanału R {\displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {R}} i macierzy korelacji szumu S {\displaystyle \ scriptstyle \ mathbf {s}}., W przypadku braku dokładnej wiedzy na temat tych macierzy korelacji należy dokonać solidnych wyborów, aby uniknąć degradacji MSE.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *