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LTE-MIMO-基本原理介绍PPT.ppt

LTE-MIMO-基本原理介绍PPT

东北往事
2019-06-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《LTE-MIMO-基本原理介绍PPTppt》,可适用于领域

LTEMIMO基本原理介绍*课程目标了解LTE系统中的MIMO模型了解MIMO技术的优势理解MIMO传输模式了解MIMO技术的典型应用*课程内容MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析*几种传输模型单输入单输出系统多输入单输出系统单输入多输出系统多输入多输出系统*什么是MIMO?MIMO(MultipleInputMultipleoutput:多输入多输出)系统其基本思想是在收发两端采用多根天线分别同时发射与接收无线信号。*SUMIMO(单用户MIMO):指在同一时频单元上一个用户独占所有空间资源这时的预编码考虑的是单个收发链路的性能MUMIMO(多用户MIMO):指在同一时频单元上多个用户共享所有的空间资源相当于一种空分多址技术这时的预编码还要和多用户调度结合起来评估系统的性能。LTE中的MIMO模型*多输入单输出(MISO)系统:MIMO系统容量多输入多输出(MIMO)系统:单输入多输出(SIMO)系统:MIMO系统中系统容量随着天线数目的增加成线性增加。单输入单输出(SISO)系统:*为什么选择MIMO技术?*课程内容MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析*MIMO系统模型图MIMO系统信号模型表达式MIMO系统模型图在发射器端配置Nt个发射天线在接收器端配置了Nr接收天线xj(j=,,helliphellipNt)表示第j号发射天线发射的信号ri(i=,,helliphellipNr)表示第i号接收天线接收的信号hij表示第j号发射天线到第i号接收天线的信道衰落系数。在接收端噪声信号ni是统计独立的复零均值高斯变量而且与发射信号独立不同时刻的噪声信号间也相互独立每一个接收天线接收的噪声信号功率相同都为sigma假设信道是准静态的平坦瑞利衰落信道。写成矩阵形式为:r=Hxn*MIMO原理空间复用和空间分集技术能够提高速率。MIMO关键技术:空间复用空间分集波束成形层映射和预编码。*空间复用空间复用:发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流在同一频带从多个天线同时发射出去。码字le层数le发射天线数不同的数据内容mdashmdash提高吞吐量更复杂的预编码技术mdashmdash码本*空间分集(发射分集、接收分集和接收发射分集)使用多根天线进行发射和或接收根据收发天线数又分为发射分集、接收分集与接收发射分集。发射分集:是在发射端使用多幅发射天线发射信息通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的接收端获得比单天线高的信噪比。空时发射分集STTD循环延迟分集CDD空频发射分集SFTD发射分集*通过对不同的天线发射的信号进行空时编码达到时间和空间分集的目的在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声导致的符号错误概率空时编码通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度从而使得信号在接收端获得时间和空间分集增益。可以利用额外的分集增益提高通信链路的可靠性也可在同样可靠性下利用高阶调制提高数据率和频谱利用率。空时发射分集*空频发射分集与空时发射分集类似不同的是SFTD是对发送的符号进行频域和空域编码将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益空频发射分集*在不同的发射天线上发送具有不同相对延时的同一个信号,人为地制造时间弥散能够获得分集增益。且循环延时分集采用的是循环延时而不是线性延时延迟是通过固定步长的移相(CyclicShift循环移相)来等效实现延迟。循环延迟发射分集(CDD)*两天线发射分集*多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立的信号副本。由于信号不可能同时处于深衰落情况中因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供给接收机使用从而提高了接收信号的信噪比。接收分集*MIMO关键技术层映射和预编码*空间复用方式下层映射层映射根据协议层数VlePP表示物理信道用于发射的天线端口数且码字流的个数最多为。协议规定:码字到层的映射可有:::::。且:的情况只发生在P=的条件下。空间复用方式时:模式层映射d()(i)d()(i)d()(i)=x()(i)x()(i)x()(i)码字流码字流层层串转并d()(i)=x()(i)d()(i)=x()(i)x()(i)层*空间复用方式下预编码预编码:克服无线信道的相关性。当多路径信道在一个或多个MIMO接收机上无法提供足够的SINR(信噪比)时预编码技术可以极大地提高系统性能。*闭环空间复用预编码无CDD时的预编码W是阶数为P*V的预编码矩阵。闭环空间复用需要UE反馈PMI(预编码矩阵指示),RI(秩指示)。*大CDD时的预编码(开环空间复用)W是阶数为P*V的预编码矩阵D,U为矩阵。加入CDD之后能够人为的制造多径效应以获得更大的增益。开环空间复用需要UE反馈RI(秩指示)且当RI=时为发射分集。两天线时Codebook的索引号为四天线时Codebook的索引号为。开环空间复用预编码*层映射根据协议只允许对一个码字进行层映射层数V和物理信道用于发射的天线端口数P相等。码字到层的映射只允许有:和:即一码字流映射至两层或四层。发射分集方式下的层映射*发射分集方式的层映射要求映射层数和天线口数目相等且层映射只有:和:故预编码模块输入的层数也是层或层。发射分集天线预编码发射分集方式下预编码层映射预编码xxxxxxxxxxxxx(虚反)x(实反)x(虚反)x(实反)AntennaAntenna*LTE整个下行过程码字流数据码字码字最多个码字流最多层延迟编码矩阵symbol级处理层层天线端口天线端口单天线:mdashmdash直接映射bit级处理每个码字流独立处理MAC层层映射调制QPSKQAMQAM空间复用:mdashmdash(特指单天线发射)mdashmdashmdashmdashmdashmdashmdashmdash发射分集:mdashmdashmdashmdash码本编码矩阵CRC、码块分割、编码、速率匹配、码块级连、加扰无延迟:不改变层数大延迟:不改变层数目的:引入一定的分集增益预编码单天线:mdashmdash无预编码空间复用:mdashmdashmdashmdashmdashmdash空间分集:mdashmdashmdashmdash最多个天线端口各端口数据资源映射天线端口天线端口各端口数据OFDM调制天线端口天线端口样点级处理每端口天线数目端口广播加权*课程内容MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析*LTE中种MIMO模式提供发射分集对抗衰落提高峰值速率提高系统容量适用于高速移动环境适用于单天线端口提高小区覆盖抑制干扰*MIMO模式在下行物理信道的应用物理信道ModeModeModendashModePDSCHPBCHPCFICHPDCCHPHICHSCH*MIMO模式的应用小区边缘小区中心市区高速移动小区边缘低速移动(室内)中速移动*手机自适应MIMO模式发射分集开环空间复用闭环空间复用多用户MIMO非码本波束成形码本波束成形移动速率改变秩改变与小区的相对位置改变*MIMO的部署场景A场景B场景C*MIMO模式总结传输方案秩信道相关性移动性数据速率在小区中的位置发射分集(SFBC)低高中速移动地小区边缘开环空间复用低高中速移动中低小区中心边缘双流预编码低低速移动高小区中心多用户MIMO低低速移动高小区中心码本波束成形高低速移动低小区边缘非码本波束成形高低速移动低小区边缘*发射分集的应用场景天线eNB天线eNB*闭环空间复用的应用场景注意:支持天线端口支持个码字和个码字要求终端反馈RI和PMI秩RANK=对应于个码字秩RANK=对应于两个码字一个码字的情况被称为码本波束成形适用于小区中心的高信噪比用户*波束成形的应用场景低相关性天线高相关性天线*课程内容MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析*MIMO仿真结果Case小区频谱效率小区边缘频谱效率(CDF)*MIMO仿真结果Case小区频谱效率小区边缘频谱效率(CDF)*MIMO仿真结果Case小区频谱效率小区边缘频谱效率(CDF)*MIMO仿真结果Case小区频谱效率TRTRTRTRTRTR小区边缘频谱效率(CDF)*MIMO模式的仿真结果汇总  仿真条件频率复用系数小区平均吞吐量频谱效率小区边缘速率小区边缘频谱效率CasedBmAntennaMacroISD=m,,*MIMO,RankAdaptive,dB,kmhCasedBmAntennaMacroISD=m,TxBF,SingleStream,dB,kmhCasedBmAntennaMacroISDm,TxBFprecoding,DualStream,dB,kmhCasedBmAntennaMacroISD=m,*MIMO,RankAdaptive,dB,kmhCasedBmAntennaMacroISD=m,TxBF,SingleStream,dB,kmhCasedBmAntennaMacroISD=m,TxBF,precoding,DualStream,dB,kmh*wwwztecomcn**********在发射器端配置Nt个发射天线在接收器端配置了Nr接收天线xj(j=,,helliphellipNt)表示第j号发射天线发射的信号ri(i=,,helliphellipNr)表示第i号接收天线接收的信号hij表示第j号发射天线到第i号接收天线的信道衰落系数。在接收端噪声信号ni是统计独立的复零均值高斯变量而且与发射信号独立不同时刻的噪声信号间也相互独立每一个接收天线接收的噪声信号功率相同都为sigma假设信道是准静态的平坦瑞利衰落信道。写成矩阵形式为:r=Hxn**********************************

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