LPL比赛哪里可以押注|无线通信系统中的闭环MIMO技术综述

时间:2021-10-09 15:19 作者:LPL比赛哪里可以押注
本文摘要:概要 多进多出(MIMO)技术被指出是下一代无线通信的关键技术之一,本文主要辩论需要更进一步提高多天线系统容量的闭环MIMO技术,即具有对系统的MIMO系统。对系统的信道信息既可以提升单链路的传输性能,也可以优化多用户之间的调度问题。 我们得出了几种在未来无线通信系统中有可能使用的闭环MIMO方案,还包括基于SVD分解成和基于码本的预编码技术,分析并较为了它们的性能。建模结果表明,闭环MIMO技术将有效地提升通信系统的性能。

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概要   多进多出(MIMO)技术被指出是下一代无线通信的关键技术之一,本文主要辩论需要更进一步提高多天线系统容量的闭环MIMO技术,即具有对系统的MIMO系统。对系统的信道信息既可以提升单链路的传输性能,也可以优化多用户之间的调度问题。

我们得出了几种在未来无线通信系统中有可能使用的闭环MIMO方案,还包括基于SVD分解成和基于码本的预编码技术,分析并较为了它们的性能。建模结果表明,闭环MIMO技术将有效地提升通信系统的性能。1章节使用多个升空和接管天线的多入多出(MIMO)技术是下一代无线通信的关键技术之一,它能有效地利用随机衰败和有可能不存在的多径传播来提升传输速率。3G-LTE和WiMAX系统都使用了MIMO技术来提升其性能,IEEE802.16e和WCDMA的产品早已构建了MIMO系统的功能。

MIMO系统的升空方案主要分成两种类型:最大化传输速率的空间适配方案(SpatialMultiplexing,SM)和最大化冗余增益的空时编码方案(Space-TimeCoding,STC)。空间适配主要通过在有所不同天线升空互相独立国家的信号构建空间适配,如BLAST算法。机时编码如STBC和STTC机时算法等,可取得冗余增益,但无法提升数据速率。

以上两种方案的升空末端都不必须信道信息(CSI),称作开环MIMO系统。在信道变化较快的场合,如大城市的室内环境和游牧式的终端服务,闭环MIMO系统需要更进一步提高系统性能。闭环MIMO系统是接收端将信道信息反馈给升空末端,然后对传输数据展开实编码、波束成型或者天线自由选择等操作者。

闭环MIMO的对系统方式又可以分成仅有对系统和部分对系统等。仅有对系统是将全部信道信息反馈给升空末端,由于对系统链路要闲置系统支出,在实际系统中,一般都使用部分对系统技术。例如对系统信道的统计资料特征值、SVD分解成值、基于码本的码字序号等,构建性能和复杂度的权衡。在移动通信系统中,多径及多径时延拓展是移动通信中不存在的主要问题。

多径传播将造成信号相当严重衰败,时延拓展造成符号间阻碍,这将不会相当严重地影响通信链路的质量。为了解决无线信道中的衰败,OFDM技术也被引进下一代无线通信系统中,和MIMO技术相结合,构成下一代无线通信技术的物理层核心技术。

本文主要辩论闭环MIMO技术,我们得出基于SVD分解成的和基于码本的典型实编码方案,然后较为其复杂度和性能,最后得出建模结果并辩论其在下一代无线通信网络中的应用于。2系统模型如图1右图,具备Nt个升空天线和Nr个接管天线的MIMO系统模型可回应为:y=Hs+n(1)其中yCNr1,sCNt1和nCNr1分别回应接管符号、升空符号和和加性高斯噪声序列,HCNrNt为信道矩阵。图1MIMO系统结构图若升空末端未知信道H的信息,可以对信道展开实编码(波束成形),以取得更佳的传输性能。信道信息可由接收端对系统或者发送到训练序列到升空末端取得。

这就是闭环MIMO系统,其一般结构如图2右图图2闭环MIMO系统结构图闭环MIMO系统的升空端的实编码处置是通过实编码矩阵P和升空数据相加来构建的:y=HPs+n(2)=(HP)-1y当升空末端可以取得精确的信道信息时,最佳的传输方式可以通过信道矩阵的无法解释值(SVD)分解成来取得m(mr=UHy=UH(HVs+n)=UH(UDVH)Vs+UHn=Ds+UHn(3)r=Ds+UHn=D-1r图3闭环MIMOSVD结构图其中,U和V分别是接收端和升空端的预处理矩阵,D是信道H的无法解释值矩阵,U和V为酉矩阵,D为对角矩阵。3闭环MIMO技术分析3.1基于码本的预编码技术在实际通信系统中,对系统信道信息不会闲置较多的资源,而且在慢衰败信道中,对对系统信息的效率和准确度拒绝较高,这时使用部分对系统的方法更为适合。最典型的部分对系统方案还包括:基于码本的预编码,基于统计资料量的预编码等。

接收端接到训练序列之后,从一系列的码字集中于搜寻出来的最佳的预编码矩阵,并将其序号和信道信噪比信息反馈给升空末端。码本的结构和自由选择是实编码技术的首要问题。码本是对拟合实编码矩阵的一个分析,码本的大小和各码字之间的距离影响实编码的性能。

典型的码本结构还包括Grassmannian方法和向量码字结构法。前者是根据要求Grassmannian流形来使得给定两个码字之间的欧氏距离仅次于,后者是利用正交矩阵展开结构,如FFT,DCT和Harmard矩阵等。

前者归属于非规则码字,两个码字之间有阻碍,而后者给定两个码字之间互相向量。3.2基于SVD分解成的预编码技术SVD分解成相等于通过虚拟世界的m(m3.3多用户系统的预编码技术随着MIMO技术的成熟期,多用户MIMO技术也将应用于实际的无线通信系统。

典型的应用于如多个接管天线的移动台的多用户冗余传输和多用户检测等,使系统的吞吐量最大化。实编码(波束成形)方法不会自由选择最低SNR的用户,并使得有所不同用户之间的阻碍大于。和点对点的系统比起,这时基站末端不仅要处置有所不同移动台对系统的信道信息,还要对有所不同用户之间的预编码展开矩阵给定,以获得最佳的数据传输。

以上这些根据信道信息使用的预编码(波束成形)方案,其升空和接管机制的优化准则还包括:(1)信道信息(CSI)的误差;(2)对系统信息(码本)的设计;(3)对系统信息的优化策略(码本的自由选择)。4建模以检验实编码的效果我们使用ITU信道模型(步行A,3km/h),另设升空天线数为2,接管天线数为2,调制方式为64QAM,使用1/2卷积编码。升空天线和接管天线的相关系数分别为0.2和0,信道为追衰败Rayleigh信道模型,假设各天线间信道互相独立国家。

基于无对系统STC机时编码、SVD的预编码对系统和理想对系统的误包率曲线如图4右图。从图中可以显现出,闭环MIMO系统要高于开环系统,基于SVD的与编码系统要高于有码本的预编码系统。图4闭环和开环MIMO系统的性能较为5结束语从以上辩论和建模结果可以显现出,闭环MIMO技术是未来移动通信中一种很有潜力的技术。随着MIMO技术在蜂窝网中的应用于更加成熟期,关于MIMO技术的研究也从单用户点到点的环境中不断扩大到多用户MIMO系统。

多用户MIMO的闭环解决方案也是3GLTE和WiMAX系统的研究热点之一。最少见的解决方案还包括:块对角化、大幅度线性规划、波束成形法以及融合机时编码来避免多用户之间的阻碍。对于闭环MIMO-OFDM系统,如果各子载波都要展开信道信息反馈,则对系统链路的支出较小。

如何设计增大对系统的数据量,也是MIMO-OFDM系统的研究热点之一。


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