【5G关键技术】LS-MIMO简介(二)

Tianyi_Li 发表于 2020/11/26 16:59:24 2020/11/26
【摘要】 研究的关键技术主要有:导频污染、信道估计、预编码技术、信号检测。1.导频污染 理想情况下,时分复用(TDD)系统中上行链路和下行链路之间各个导频符号之间是相互正交的关系,正是因为这种关系 使接收机在接收到相邻信号的干扰时,可以将干扰抵消,降低导频污染。但是,在实际的大规模多输入多输出系统中,相互正交的导频序列数量有限,这会使得相邻小区间必须使用相同的导频序列,以满足多用户对通信网络的需求,这...

研究的关键技术主要有:导频污染、信道估计、预编码技术、信号检测。

1.导频污染
理想情况下,时分复用(TDD)系统中上行链路和下行链路之间各个导频符号之间是相互正交的关系,正是因为这种关系 使接收机在接收到相邻信号的干扰时,可以将干扰抵消,降低导频污染。但是,在实际的大规模多输入多输出系统中,相互正交的导频序列数量有限,这会使得相邻小区间必须使用相同的导频序列,以满足多用户对通信网络的需求,这就不可避免地带来相邻小区间的导频污染,这将直接影响到TDD制式下大规模MIMO系统的容量,成为一个需要解决的问题。

2.信道估计
信号传输的有效性依赖于信道状态信息的准确性,但由于基站端天线的大量增加和海量用户对网络的需求,使得信道状态信息的获取变得很复杂,如何准确获取信道状态信息是一个研究的热点问题。

3.信号检测
接收端信号检测器的主要作用是在MIMO系统中对上行链路中多传输天线发送的期望接收估号进行恢复。因为大规模MIMO天线数量庞大,信号检测异常复杂,设计功率消耗低,计算复杂度低的接收端具有重要的研究意义,常用的算法包括最大似然检测、迫零检测、最小均方误差检测等。

 

这里我们更关心的是信道,来让我们看看信道模型如何用数学语言表达,首先是点对点的信道模型,简要数学描述可表达。

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根据主导因素不同,可以做近似简化,使用通过SVD获得的奇异矩阵的对角线数来表示相同的事物。

其次是多用户MIMO信号模型,这意味着同时为2个以上的UE执行MIMO,如下所示。这不是一个新概念。我们在当前的LTETM5)和WLAN802.11ad)中具有MU-MIMO。然而,MU-MIMO的规模将更大,部署也将更加普遍。据我[链接]所知,我还没有看到TM5真正用于当前LTE直播网络的任何情况。在802.11ad的情况下,与5G网络相比,UE和发射机天线之间的距离设计得非常短。因此,针对5GMU-MIMO的真正实现将更具挑战性。

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实施MU-MIMO有多大的挑战性?根据许多因素,答案会有所不同。即使具有相同数量的用户和相同数量的Tx / Rx天线,也可以有不同的天线分配模式,如下所示。在MU-MIMO实现中可以考虑如下几个因素。

  • 应该覆盖多少个UE

  • 将使用多少Tx天线和Rx天线?

  • 将使用什么样的接收器设计(均衡器设计)?

  • 将使用什么样的预编码算法?

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假设BTS具有大量天线并且它们与多个UE通信并且每个UE仅具有一个天线。我们假设BTS天线的数量与UE的数量相比非常大。我们也假设这是TDD系统。

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信道矩阵可以表示如下。在TDD中,假设信道互易性成立。如果您有上行链路的信道矩阵,您可以通过转置它来获得下行链路信道模型,反之亦然。

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反向链接(上行链路)的容量可以描述如下。

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前向链路(下行链路)的容量可以描述如下。

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