基於MATLAB的信道狀態信息處理

1.理論基礎

　　CSI(Channel State Information)：信道狀態信息（物理層）；

　　CSI是CFR的采樣版本，無線信道常常用信道沖擊響應（Channel Impulse Response，CIR）建模。CIR可以表示為：

 

其中q為第/條多徑分量的幅度袞減，0為第/條多徑分量的相位偏移而I為第/條 多徑分量的時間延遲。iV為多徑分量的總數。5〇〇為Dirac脈沖函數。在頻域上， 多徑傳播在頻域上表現為頻率選擇性袞落，因此也可以通過將CIR進行傅里葉變 換得到的信道頻率響應（ChannelFrequencyResponse，CFR)刻畫多徑傳播，CIR和CFR可以用來詮釋多徑響應，遂也可被應用於描述信道。

　　一般來說，當我們需要准確的測量CIR及CFR時，一般需要專業的儀器來進行處理，但D.Halperin通過對固件進行修改，使一般商用WIFI設備上也能以CSI的方式獲取一個采樣版本的CFR，這些CSI數據釆自於無線網卡得到的接收數據包中，每組CSI包含了一個OFDM f載波的幅度信息和相位信息：

 

在WiFi網絡中，信號通過OFDM調制的方式進行傳播，每個信號都是通過多個子載波進行傳 輸，CS1表征了發射機和接收機之間的通信鏈路的特性，它不僅體現無線信號在發射機和接收機之間傳 播過程中的衰減情況，還反映了信號在傳輸過程中遇到的散射和折射等情況。在頻域空間中，信道狀態 信息通過幅度和相位進行描述 。

 

2.執行內容

clc,clear
csi_trace = read_bf_file('C:\Users\默黨\Desktop\1\matlab\data\static_4.dat');
global x
global m
m=3;
x=100;% x是一個全局變量，表示數據包個數
for L=1:x %取100個數據包的數據
    csia=get_scaled_csi(csi_trace{L});
    for i=1:1  %1個發射天線
        for j=1:3   %3個接收天線
            for k=1:30    %30個子載波數據
                B(i,j,k)=csia(i,j,k);%收集數據
                 temp1(i,j,k) = 0;
                 if k>m||k==m
                    double sum;
                     sum = 0;
                     for p=1:m
                         temp1(i,j,k) = temp1(i,j,k)+p*csia(i,j,k-m+1);
                         sum = p + sum;
                     end
                     B(i,j,k) = 1/sum*temp1(i,j,k);
                end
            end
        end
    end
    temp=db(abs(squeeze(B).'));%暫存，用於將數據降維收成一個數組
    sample(L,:)=temp(:,3)';%選取其中一列
end
    %Y1 = hampel(sample,2,1.4);
    Y2 = medfilt2(sample);
    %plot(sample)%輸出
    
    plot(sample)%輸出
    hold on
    xlabel('采樣數據包');
    ylabel('幅度 [dB]');

 

3.執行結果

尚未進行處理的原始信號

M=3的時候經過加權移動平均低同濾波的信號

M=4時經過加權移動平均低通濾波的信號

 

4.結論

　　最初使用的中值去除雜波方法效果不是很明顯並且處理過程復雜。

　　后來更改成了加權平均法，對每個點進行加權平均，從而得到了目前相對比較令人滿意的結果。而且我還發現，當M=4到7時對雜波去除的效果是最佳的，過大或過小的數字都會導致信號的過濾效果不好。

　　另外，我們還使用了部分MATLAB自帶的過濾方法，比如hampel和medfilt2，也都取得了非常不錯的效果。