反饋信道

無線通信領域，無線信道是以無線電波信號作為傳輸媒體進行傳輸數據信號的通道，即通常所說的無線“頻段”。當通信系統中使用鏈路自適應技術時，就需要將接收信息的一部分或者全部經過一定的路徑傳輸到接收端，此即為反饋信道。反饋信道也是無線信道的一部分，在鏈路自適應技術的套用中，接收端需要根據信道狀態信息調整通信鏈路參數，該信道狀態信息即由反饋信道從接收端向傳送端進行傳輸。

基本介紹

• 中文名：反饋信道
• 外文名：feedback channel
• 類型：通信名詞

背景

1.無線通信系統的組成

無線通信系統（Wireless Communication System）：也稱為無線電通信系統，是由傳送設備、接收設備、無線信道三大部分組成的，利用無線電磁波，以實現信息和數據傳輸的系統。

其中，傳輸媒體，即無線信道是電磁波。電磁波從發射機天線輻射後，不僅電波的能量會擴散，接收機只能收到其中極小的一部分，而且在傳播過程中，電波的能量會被地面、建築物或高空的電離層吸收或反射；或在大氣層中產生折射或散射，從而造成強度的衰減。根據無線電波在傳播過程所發生的現象 , 電波的傳播方式主要有繞射（地波），反射和折射（天波），直射（空間波）。決定傳播方式的關鍵因素是無線電信號的頻率。

2.無線信道特性

信道是對無線通信中傳送端和接收端之間的通路的一種形象比喻，對於無線電波而言，它從傳送端傳送到接收端，其間並沒有一個有形的連線，它的傳播路徑也有可能不只一條，但是我們為了形象地描述傳送端與接收端之間的工作，我們想像兩者之間有一個看不見的道路銜接，把這條銜接通路稱為信道。

信道具有一定的頻率頻寬，且無線信道包括了電波的多徑傳播，時延擴展，衰落特性以及都卜勒效應，在移動通信中，我們要充分考慮這些特性以及解決的方案。

3.鏈路自適應技術

在傳統通信技術中，信道衰落一直被視為無線通信系統的不利因素，為了提高通信系統數據傳輸速率與可靠性，克服信道衰落一直是無線通信需要解決的重要問題。研究表明，若發射端已知信道狀態信息（CSI），則信號的傳輸可以利用信道本身的衰落特性，採用自適應的傳輸方式有效提高頻譜利用率以及信道容量。鏈路自適應技術，就是指系統根據當前獲取的信道信息，自適應地調整系統傳輸參數的行為，用以克服或者適應當前信道變化帶來的影響。

信道狀態信息

信道狀態信息（Channel State Information，CSI）.，在無線通信領域，所謂的CSI，就是通信鏈路的信道屬性。它描述了信號在每條傳輸路徑上的衰弱因子，即信道增益矩陣H中每個元素的值，如信號散射,環境衰弱,距離衰減等信息。CSI可以使通信系統適應當前的信道條件，在多天線系統中為高可靠性高速率的通信提供了保障。

一般情況下，接收端評估CSI並將其量化反饋給傳送端（在時分雙工系統中，需要反向評估）。因此CSI可分為CSIR和CSIT。

信道估計

無線信道對無線通信的決定作用，使得在實際無線通信系統中通常都需要對信道狀態信息進行估計。實際中，有很多方法表示信道狀態信息。典型的有信噪比（SNR）或信乾噪比（SINR），這些都可以從物理層得到。在鏈路層，則可以利用循環冗餘碼CRC得到誤包率或誤比特率來得到信道狀態信息。

通常採用信噪比估計技術對無線信道進行估計。信噪比估計技術可以分為兩類：基於數據輔助類（Data-aided，DA）的非盲信噪比估計方法和非數據輔助類（Non-data-aided，NDA）的基於被傳輸信道符號的有限字元特性和統計特性的盲信噪比估計方法。數據輔助的方法通過在傳輸的序列中插入導頻符號進行估計，這種方法降低了系統的吞吐量，導致一定的功率損耗。非數據輔助的方法不需要插入導頻符號，可以提高傳輸系統的頻譜效率。

針對於相位調製PSK和幅度調製QAM的調製信號的DA和NDA信噪比估計技術，已經有很多研究，且分別給出了基於六階和八階矩的NDA信噪比估計過程，這兩種估計方法適用於16APSK和32APSK調製信號。Gappmair採用EM算法，提出了一種適用於高階調製信號的NDA最大似然信噪比估計算法。Das採用EM算法，研究了一種適用於16APSK和32APSK調製信號的疊代NDA信噪比估計方法。在信噪比估計的性能限制方面，Alagha推到了BPSK和QPSK信號的NDA信噪比估計方法的克拉美羅下限，等研究。Xu等研究了OFDM系統中的信噪比估計技術，Boujelben等分析了SIMO無線信道下的信噪比估計性能。進而擴展到MIMO系統中的套用。

因此，現在有的信噪比估計技術包括，最大似然數據輔助信噪比估計方法、最大似然非數據輔助信噪比估計方法、基於矩的信噪比估計方法等。

反饋信道

對於絕大部分的自適應傳輸技術而言，關鍵是傳送端獲得CSI。它要求接收端準確的信道估計和收發端之間可靠的反饋路徑。如圖1所示。

圖1.反饋信道