[培训-无线通信基础-11]:多天线技术(MIMO波束赋形空分多址)

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目录

前言:

 第1章 多天线与其信道容量

第2章 波束赋形

第3章 空时编码

第4章 大规模MIMO技术xMIMO


前言:

 

 第1章 多天线与其信道容量

 

 备注:

h为信道衰减系数,可以通过信道估计技术,获得h的数值,是接收端信号强度/发送端信号强度,因此通常是小于1.

注意:在上述模型中,对多路信号的解码(H*S)是在接收端完成的,这与LTE系统中实际的实现是有区别的。

在LTE系统中,是在发送端,使用预编码矩阵对待发送的数据进行预编码,各个天线上接收到的数据就不需要再乘以H矩阵,确保单路天线上接收的数据,就是发送端(不是发送天线)的数据。

香农公式获取信道最大容量:

这公式形式简约,含义深远。

备注: 

在多天线发送时:每个天线的能量是单天线时单个天线能量的N分之一,确保总能量不变。

在多天线接收时,每个天线的能量是单天线时单个天线能量的N分之一,确保总能量不变。

 

 

 

 

第2章 波束赋形

备注:

波束赋形可以增加单用户的速率(信噪比提升)、增加覆盖范围(信噪比提升)、也可以增加用户数(容量、空分多址)。单用户不能接收多个波束,但可以接收多个天线数据(MIMO)。

波束赋形在实现空分多址(多用户)时候,不同的波束,必须使用不同的数据流,才能确保不同的用户使用不同的波束, 即每个用户占用该波束下的所有子载波, 不同用户之间实现了同频同时收发。这是波束赋形在实现空分多址(多用户)必须注意的,即多用户MIMO,不同的波束,具有不同的子载波调度。

波束赋形在提升覆盖范围和单用户吞吐率的情况下,不同波束之间就可以不需要不同的基带数据流。不同波束实际上是相同的小区,相同的子载波调度。

 

备注:所有天线权重,是指为了实现多天线的波束,这就需要对不同天线信号赋予不同的发送权重,从而形成具有一定方向的波束,即通过天线权重,控制电磁波的相位,通过控制相位,控制波束的方向。这里有三种控制天线权重的算法。

现在的问题是:基站如何知道发送波束的方向呢?

(1)固定波束方向法:在基站小区部署的时候设置好,确保基站的波束的发射方向指向人流相对固定、集中的区域。

(2)动态波束方向法:基站对波束的方向进行扫描,这有点类似相控阵雷达,通过扫描,动态的找到终端集中的区域,这种方法非常适合于人流不固定的区域。如下的算法,就是基站如何动态的确定波束方向的算法。

备注:信噪比越高,说明信号的能量越集中,波束越聚合。

该方法,在下行的各个方向上,发送固定的、已知的训练序列,然后在上行接收的各个方向上检测信号能量,并对各个方向的信噪比进行比较,选择信噪比最大的方向,作为波束的方向。

该方法能够通过波束动态扫描不同方向终端,能够动态的调制波束的方向。

 

备注:

空间参考法,主要通过监控接收到的、来自终端的上行信号的空间方向,而不是接收信号的信噪比,来调整波束的方向。确保波束的方向与上行信号的方向一致。

 

 

第3章 空时编码

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第4章 大规模MIMO技术xMIMO

 备注:

信道估计:在单天线信道时,信道估计值需要算出h,在多天线MIMO时,信道关键需要算出H矩阵,在大规模天线矩阵时,如何估算信道质量呢?

导频设计:


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视频:https://www.icourse163.org/course/NJTU-1207227804

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