预编码与波束赋形
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LTE物理层⼏个基本概念的定义和相互关系传输块(transport block),码字(codeword),层映射(layer mapping),传输层(transmission layer), 阶(rank), 和预编码(Precoding),天线端⼝(antenna port)是LTE物理层的⼏个基本概念,搞清楚这⼏个概念的定义和相互关系才能透彻理解LTE多天线技术和调度算法。
传输块(Transport block)⼀个传输块就是包含MAC PDU的⼀个数据块,这个数据块会在⼀个TTI上传输,也是HARQ重传的单位。
LTE规定:对于每个终端⼀个TTI最多可以发送两个传输块。
码字(codeword)⼀个码字就是在⼀个TTI上发送的包含了CRC位并经过了编码(Encoding)和速率匹配(Rate matching)之后的独⽴传输块(transport block)。
LTE规定:对于每个终端⼀个TTI最多可以发送两个码字。
层映射(Layer mapping)将对⼀个或两个码字分别进⾏扰码(Scrambling)和调制(Modulation)之后得到的复数符号根据层映射矩阵映射到⼀个或多个传输层。
层映射矩阵的维数为C×R,C为码字的个数,R为阶,也就是使⽤的传输层的个数。
传输层(Transmission layer)和阶(Rank)⼀个传输层对应于⼀个⽆线发射模式。
使⽤的传输层的个数就叫阶(Rank)。
预编码(Precoding)根据预编码矩阵将传输层映射到天线端⼝。
预编码矩阵的维数为R×P,R为阶,也就是使⽤的传输层的个数;P为天线端⼝的个数。
天线端⼝(Antenna Port)⼀个天线端⼝(antenna port)可以是⼀个物理发射天线,也可以是多个物理发射天线的合并。
在这两种情况下,终端(UE)的接收机(Receiver)都不会去分解来⾃⼀个天线端⼝的信号,因为从终端的⾓度来看,不管信道是由单个物理发射天线形成的,还是由多个物理发射天线合并⽽成的,这个天线端⼝对应的参考信号(Reference Signal)就定义了这个天线端⼝,终端都可以根据这个参考信号得到这个天线端⼝的信道估计。
脉冲群干扰的抑制方法脉冲群干扰(Pulse Group Interference,PGI)是一种在通信系统中常见的干扰方式。
它是由于多个短脉冲同时到达接收机而产生的干扰信号。
这种干扰信号会对接收到的信号产生较大的影响,导致通信质量下降。
因此,为了提高通信系统的稳定性和可靠性,需要采取一定的措施来抑制脉冲群干扰。
一种常用的抑制脉冲群干扰的方法是采用卷积编码。
卷积编码是一种错误控制编码,它可以在发送端进行编码,在接收端进行解码,从而抑制传输信道中的误码率。
具体来说,卷积编码器将输入的信息比特序列转换为一系列的码字,这些码字可以在接收端通过解码器进行还原,从而实现错误控制和可靠通信。
在抑制脉冲群干扰方面,卷积编码可以通过增加编码器的约束长度和增加编码器的多项式数目来提高编码的敏感度。
在此基础上,可以采用相应的解码算法来还原传输信道中的原始信息。
例如,可以使用Viterbi 算法来进行解码,该算法具有较高的解码效率和可靠性。
还可以采用一些信道均衡技术来抑制脉冲群干扰。
信道均衡是一种通过调整接收信号的幅度、相位和频率等参数,来消除传输信道中的失真和干扰的技术。
在抑制脉冲群干扰方面,可以采用线性均衡和决策反馈均衡等技术来进行信道均衡。
这些技术可以在接收端对接收信号进行处理,从而消除脉冲群干扰对信号的影响。
除此之外,还可以采用多径抑制技术来抑制脉冲群干扰。
多径抑制是一种通过消除信号中的多路径干扰来提高通信质量的技术。
在抑制脉冲群干扰方面,可以采用空时编码、预编码、波束赋形等技术来进行多径抑制。
这些技术可以在发送端对信号进行处理,从而消除脉冲群干扰对多路径传输信道的影响。
脉冲群干扰是一种常见的通信干扰方式,它会对通信系统的性能产生较大的影响。
为了抑制脉冲群干扰,可以采用卷积编码、信道均衡、多径抑制等技术来提高通信系统的可靠性和稳定性。
因此,在实际应用中,可以根据具体的需求和条件选择相应的抑制方法来提高通信质量。
LTE学习笔记(⾮常经典)1、⽹络结构:2、SAE⽹络:System Architecture Evolution,核⼼⽹⽹络结构。
3、SAE GW包括Serving GW 和PDN GW,Serving GW与eNodeB直接相连。
ServingGW相当于2G/TD⽹络的SGSN,PDN-GW相当于2G/TD⽹络的GGSN。
4、EPC标准架构:Evolved Packet Core,仅指核⼼⽹。
EPC⽹络仅有分组域,取消电路域;⽀持2G/TD/LTE/Wlan多接⼊。
5、2G/TD核⼼⽹分组域和电路域共存。
6、EPS:Evolved Packet System,包括⽆线接⼊⽹与核⼼⽹。
7、MME:接⼊控制、移动性管理。
8、MMEGI:MME Group Identity,相当于LAC,与2G/TD⽹络的LAC互相映射。
各省取值不同。
9、TAI:LTE Tracking Identity,相当于RAI。
10、EUTRAN:Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network,仅指⽆线侧。
11、基于⽬前的⽹络接⼝设计,LTE多模终端从2G/TD⽹络接⼊时如果锚定到GnGGSN,则⽆法平滑移动到LTE⽹络。
解决⽅法:SGSN需要能够识别LTE⽤户,并将LTE多模终端路由到PDN-GW。
同时,SGSN需要升级⽀持LTE的N记录查询⽅式,使得SGSN能够通过EPC DNS解析得到P-GW地址。
对2G/TD终端,SGSN 仍然使⽤GPRS DNS解析GGSN地址(A记录查询⽅式)。
12、DRA:Diameter Routing Agent,路由代理。
LTE信令⽹,采⽤⼤区组⽹⽅式,⽬前全国分北京、⼴州两个⼤区,各有两套DRA设备,互为备份信令分担。
13、I-DRA实现国际漫游信令转接。
14、HSS:⽤户数据管理,管理LTE⽤户数据,类似于HLR,但在接⼝协议、签约数据、信令流程、鉴权加密等⽅⾯存在很⼤差别。
5G移动通信网络关键技术1、大规模天线MIMO技术已经在4G系统中得以广泛应用。
面对5G在传输速率和系统容量等方面的性能挑战,天线数目的进一步增加仍将是MIMO技术继续演进的重要方向。
根据概率统计学原理,当基站侧天线数远大于用户天线数时,基站到各个用户的信道将趋于正交。
这种情况下,用户间干扰将趋于消失,而巨大的阵列增益将能够有效地提升每个用户的信噪比,从而能够在相同的时频资源上支持更多用户传输。
在实际应用中,通过大规模天线,基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益窄细波束,能够提供更灵活的空间复用能力,改善接收信号强度并更好地抑制用户间干扰,从而实现更高的系统容量和频谱效率。
大规模天线技术的研究内容主要包括:(1)应用场景与信道建模大规模天线技术的潜在应用场景主要包括:宏覆盖、高层建筑、异构网络、室内外热点以及无线回传链路等。
此外,以分布式天线的形式构建大规模天线系统也可能成为该技术的应用场景之一。
在需要广域覆盖的场景,大规模天线技术可以利用现有频段;在热点覆盖或回传链路等场景,则可以考虑使用更高频段。
针对上述典型应用场景,需要根据大规模天线信道的实测结果,对一系列信道参数的分布特征及其相关性进行建模,从而反映出信号在三维空间中的传播特性。
(2)传输与检测技术大规模天线的性能增益主要是通过大量天线阵元形成的多用户信道间的准正交特性保证的。
然而,在实际的信道条件中,由于设备与传播环境中存在诸多非理想因素,为了获得稳定的多用户传输增益,仍然需要依赖下行发送与上行接收算法的设计来有效地抑制用户间乃至小区间的同道干扰,而传输与检测算法的计算复杂度则直接与天线阵列规模和用户数相关。
此外,基于大规模天线的预编码/波束赋形算法与阵列结构设计、设备成本、功率效率和系统性能都有直接的联系。
基于Kronecker运算的水平垂直分离算法、数模混合波束赋形技术,或者分级波束赋型技术等可以较为有效地降低大规模天线系统计算复杂度。
据统计,目前有70%左右的业务发生在室内,而且这一比例近期有可能增长到90%。此外,随着频带资源的日益紧张,LTE系统正逐渐向更高频段寻求发展空间。而高频段的应用会导致覆盖区域的减小。因此无论从业务分布还是频段特点角度考虑,局域应用将逐渐成为LTE系统进一步优化的主要方向。针对这一趋势,Rel-12开展之前,众多公司纷纷提出了soft-cell、enhanced local area以及LTE-Hi等应景的概念。
热点覆盖场景中,尤其是室内应用场景中,一般具有较丰富的散射/反射路径,相对于宏小区而言信噪比较高,而且终端移动性较低。这些因素对于MIMO技术的应用都是十分有利的,因此早期的MIMO学术研究几乎都是针对与之类似场景所进行的。但是LTE系统中现有的MIMO技术却主要是针对宏小区场景设计的,无法体现对高频段/室内/热点环境特点的优化,因而不能并充分地发挥MIMO技术在局域覆盖场景中的优势。
LTE Rel-10虽然将MIMO增强作为一个重点工作方向,在下行链路中通过全面引入基于CSI-RS的测量与基于专用导频的解调机制实现了灵活的预编码,通过双级码本设计与多颗粒度反馈机制尽可能地提高了反馈精度,并能够支持高达8层的数据传输,在上行链路中则引入了最高4层的空间复用技术与控制信道的发射分集技术,但是受到其设计目标及宏小区覆盖的一些特殊要求的限制,现有的LTE MIMO技术方案的设计思路明显不能适用于热点覆盖场景。例如:
现有的8Tx码本主要针对高相关场景设计,因而主要对低rank部分进行了优化??,而局域覆盖场景中由于应用环境中具有丰富的散射、反射体,信号的到达角度分布明显有别于宏小区场景,天线之间更趋于非相关??,因此原有的码本结构将不能适应新的场景;为了控制反馈信道的信令开销,保证宏小区应用中反馈信令传输的可靠性,Rel-10的下行MIMO反馈机制中使用了多种码本压缩方案。这一机制在一定程度上与提高反馈精度的目标相抵触,制约了MIMO传输的性能;受限于宏小区覆盖场景中对终端功放效率的需求,现有的上行MIMO技术所采用的码本设计方案更多地采用了类似天线选择式的预编码方式。这一方式并不能充分体现出闭环预编码技术的增益,限制了上行MIMO技术的效能。
LTE物理层几个基本概念的定义和相互关系传输块(transport block),码字(codeword),层映射(layer mapping),传输层(transmission layer), 阶(rank), 和预编码(Precoding),天线端口(antenna port)是LTE物理层的几个基本概念,搞清楚这几个概念的定义和相互关系才能透彻理解LTE多天线技术和调度算法。
传输块(Transport block)一个传输块就是包含MAC PDU的一个数据块,这个数据块会在一个TTI上传输,也是HARQ 重传的单位。
LTE规定:对于每个终端一个TTI最多可以发送两个传输块。
码字(codeword)一个码字就是在一个TTI上发送的包含了CRC位并经过了编码(Encoding)和速率匹配(Rate matching)之后的独立传输块(transport block)。
LTE规定:对于每个终端一个TTI最多可以发送两个码字。
层映射(Layer mapping)将对一个或两个码字分别进行扰码(Scrambling)和调制(Modulation)之后得到的复数符号根据层映射矩阵映射到一个或多个传输层。
层映射矩阵的维数为C×R,C为码字的个数,R为阶,也就是使用的传输层的个数。
传输层(Transmission layer)和阶(Rank)一个传输层对应于一个无线发射模式。
使用的传输层的个数就叫阶(Rank)。
预编码(Precoding)根据预编码矩阵将传输层映射到天线端口。
预编码矩阵的维数为R×P,R为阶,也就是使用的传输层的个数;P为天线端口的个数。
天线端口(Antenna Port)一个天线端口(antenna port)可以是一个物理发射天线,也可以是多个物理发射天线的合并。
在这两种情况下,终端(UE)的接收机(Receiver)都不会去分解来自一个天线端口的信号,因为从终端的角度来看,不管信道是由单个物理发射天线形成的,还是由多个物理发射天线合并而成的,这个天线端口对应的参考信号(Reference Signal)就定义了这个天线端口,终端都可以根据这个参考信号得到这个天线端口的信道估计。
什么是PRBBundlingPRBbundling的配置应考虑预编码性能和估计精度之间的权衡。
通常,对于具有显著频率选择性的信道,具有小PRG大小的配置将提高预编码的性能。
另一方面,可以考虑使用更大的PRBbundling 粒度来提高信道估计精度。
此外,如果g NB获得的信道信息的精度有限,或者CSl反馈的粒度更大,例如宽带PMI,则较小的PRGSiZe没有帮助。
在NR系统中,由于将采用更宽的频带,同时也将支持不同的业务,因此信道特性将比LTE更多样化。
此外,对于多波束部署,如果采用不同的模拟波束配置,例如带宽,信道的频率选择性将发生变化。
根据以上分析,仅考虑带宽的影响以及是否存在PMI反馈,并不是确定PRGsize的正确方法。
应考虑以下增强功能:a、由于控制和数据信道的传输可能采用不同的波束,例如,控制信道采用更宽的波束,数据采用窄波束,并且这些波束是时变的,因此应支持更灵活的配置,例如,可以为不同的Tx/Rx波束对配置不同的PRGsize ob、如果多个波束将用于多层下行数据传输,则每层将经历不同的信道,并且应考虑PRGsize的每层配置。
c、对于开环和半开环传输,不同的PRG大小将导致不同的分集增益。
在频率资源较多的情况下,可以考虑较大的PRGsize。
否则,应配置较小的PRGSiZC以获得更多分集增益。
d、在COMP和MU-MTMO情况下,调度的动态变化或传输点的动态变化将导致不同的信道特性和预编码要求。
一旦QCL指示改变或支持动态禁用,可以考虑不同的PRGsize。
更具体地说,即使对于DPS和JT,也将观察到各种信道,并且可以配置不同的PRGSize oe、考虑到DM-RS的估计性能,在低信噪比情况下应考虑较大的PRGsizeβ在信噪比较大的情况下,采用较小的伪随机码,以提高传输效率。
此外,由于信道的信噪比可以从CQI/MCS导出,因此也可以基于CQl反馈和MCS来灵活配置PRGsize o为了实现PRGSiZe的灵活配置,可以考虑以下两种方法:•方案1:g NB可以为不同的传输方案配置预定义的多个PRGsize,例如,为多个波束或不同的资源分配配置PRGSize o在检测到当前传输设置之后,UE可以识别采用了哪个PRGsize o此外,当在TRP和UE处保持波束对应时,可以联合配置UL/DL的PRGsize,例如,如果在TRP和Rx中采用相同的波束用于信号传输或接收,则可以为DL/UL信道配置相同的PRGsize0•方案2:在波束变化、MCS资源分配的情况下,通过DCl信号动态指示PRGsize的配置。
第三课:LTE关键技术OFDM和MIMO概述:LTE是Long Term Evolution,大多数资料也都有介绍,是3G伙伴组织3GPP牵头制定的第四代移动通信技术。
我这里特别要指出的是LTE是一个站在巨人肩膀上的技术,借鉴了很多其它通信技术的优点,如OFDM和MIMO都是借鉴的Wimax,HARQ是借鉴的CDMA,所以通信技术发展到LTE算是一个集大成者,另外随着3GPP2没落和高通宣布CDMA 支持LTE的演进,LTE可以说将来有一统通信技术的趋势。
背景简述:在讲LTE关键技术之前先讲讲影响通信速率的关键点吧,大家都知道通信技术越发展速率越快,可是到底是哪些技术促成了速率的提升呢?下面我写一个公式:C = B x V在这里,C表示为速率,B是带宽,V是每Hz的速率,通过这个公式我们可以发现,如果想提高网络的速度有2个方法,一个是增加带宽,一个是增加频带利用率。
那么LTE是如何在这两方面进行实现的呢?首先讲讲增加带宽,这个技术说起来简单但是实际上是非常复杂的,也是直接导致CDMA技术在4G被pass的原因之一。
如果将一个通信技术的频谱从1.25MHz扩展到20MHz,要面临很多的问题,第一个是多载波的聚合,举个例子,你原来只需要管理个单车道,现在突然给你个100车道,第一个就是协调问题,要保证不乱,其次调度问题,要保证高效,所以复杂程度大大的增加,其次是频谱特性问题,那有的人会问,干嘛要多载波聚合,直接一个载波不行了么?如果你真的搞一个20Mhz的载波,跨度那么大,频率特性就很难兼顾,包括传播特性,扩频效率等,另外包太大的话调度的精度也受影响,因此LTE选择了含正交子载波技术的OFDM技术来实现多增加带宽。
其次就是增加频带利用率,在这里简单说明一下信道编码的方式,信源要最终发射必须要经过编码和调制,编码的作用是将前后的信息位建立联系并最终保证纠错,相当于一种冗余,而调制的方式则是通过相位来区别更多的符号,相当于一种压缩,那么高效的编码和高阶的调制无疑会增加频谱利用率,在这点上LTE并没有多大进步,和3G一样,最高速率用的是turbo编码和64QAM调制技术,但是LTE支持MIMO也是一种增加频谱利用率的方式。