寬帶無線技術(shù)LTE

1、寬帶無線通信技術(shù)寬帶無線通信技術(shù)Broadband Wireless Communication Technology李卓明Harbin Institute of TechnologySchool of Electronic and Information EngineeringCommunication Research C2021-7-18Communication Research Center1Chapter6 LTE技術(shù)Long Term Evolution2021-7-18Communication Research Center2Chapter66.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)之關(guān)鍵技術(shù)之

2、MIMO技術(shù)技術(shù)2021-7-18Communication Research Center36.3 LTE關(guān)鍵技術(shù)之關(guān)鍵技術(shù)之MIMO技術(shù)技術(shù)l前期的大量工作都是圍繞多址方式、調(diào)制方式，一步步提升上下行的峰值速率，并使得頻譜效率也得到了提高。l不過，要進(jìn)一步提升速率，光靠多址方式、調(diào)制方式的變化，潛力是有限的。按照這種方式，那么，速率的提升就只能靠不斷地提升帶寬了，但是頻譜資源寶貴，頻譜換速率頻譜換速率的做法并不可取。l多輸入多輸出（MIMO，Multi Input Multi Output）技術(shù)，提供了有別于頻譜換速率的解決途徑。l流行的觀點(diǎn)認(rèn)為每一個無線傳輸都要占用一段不同的頻帶。l但是

3、BLAST（Bell Labs Layer Space Time，貝爾實驗室分層時空編碼技術(shù)）的工作人員從理論上證明了利用同一個頻段傳輸多個信號也是可能的，只要每個信號采取不同的發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)送，另外在接收端也要用多個天線以及獨(dú)特的信號處理技術(shù)把這些互相干擾的信號分離出來。這樣，在給定的信道頻段上的容量將隨天線數(shù)量的增加而成比例增加。2021-7-18Communication Research Center4多天線技術(shù)多天線技術(shù)l多天線技術(shù)可以被視為一系列具有共同目的的技術(shù)統(tǒng)稱，它們在接收機(jī)或發(fā)射機(jī)上采用多根天線，并或多或少地與先進(jìn)的信號處理技術(shù)相結(jié)合。l多天線技術(shù)可以用來改進(jìn)系統(tǒng)性能，包括

4、提高系統(tǒng)容量（單小區(qū)支持更多用戶）和擴(kuò)展小區(qū)覆蓋范圍（提供支持更大覆蓋小區(qū)的可能），以及對所提供業(yè)務(wù)進(jìn)行改進(jìn)，例如提高單用戶速率。l其實對于多天線系統(tǒng)，從GSM開始就有發(fā)射分集（相鄰10m左右架設(shè)2根不同的天線，朝同一方向發(fā)射，從而改善下行信號質(zhì)量），WCDMA、cdma2000也不例外。而TD-SCDMA由于使用的是智能天線，有別于普通的天線分集。l天線分集天線分集和MIMO，關(guān)鍵點(diǎn)都在于使用了多根天線，關(guān)鍵區(qū)別在于MIMO雙天線發(fā)射不同數(shù)據(jù)，吞吐帶寬增加1倍（2x2為例）。l對于MIMO，是可以做到MxN的（基站天線數(shù)x終端天線數(shù)）。2021-7-18Communication Resea

5、rch Center52021-7-18Communication Research Center6發(fā)射分集與發(fā)射分集與MIMO在基站側(cè)的區(qū)別在基站側(cè)的區(qū)別6.3.1 多天線配置多天線配置l多天線配置的一個重要特征在于不同天線陣元之間的距離，這很大程度上取決于天線間距與不同天線上信號所經(jīng)歷的無線信道衰落互相關(guān)性之間的關(guān)系。l相互位置遠(yuǎn)近意味著較低或較高的互相關(guān)性。希望獲得高還是低的相關(guān)性，決定于在多天線配置（分集、波束賦形或空分復(fù)用）下將獲得什么特征。l為獲得或低或高的信道衰落相關(guān)性而實際所需的天線距離，主要取決于無線通信所采用的波長或等效為載波頻率，然而，它也與具體部署場景有關(guān)。2021-7

6、-18Communication Research Center76.3.1 多天線配置多天線配置l對于基站天線配置在典型宏小區(qū)環(huán)境（較大覆蓋、較高基站天線高度等）的情況，天線間距離通常需要大約十倍于波長來保障較低的衰落互相關(guān)性。同時，對于相同場景下的移動終端而言，天線間距離只需要大約波長一半通常就足夠獲得較低的互相關(guān)性。l基站和移動終端間存在差異的原因在于，宏小區(qū)場景下引起信號衰落的多徑反射主要出現(xiàn)在移動終端的近場。l其它應(yīng)用場景下，如基站天線配置低于屋頂高度的微小區(qū)及室內(nèi)場景，從基站角度來看的無線環(huán)境與從終端角度來看的無線環(huán)境更為類似。這類場景下，通常較小的基站天線間距就足以保障在不同天線

7、上經(jīng)歷的信號衰落間獲得相對低的互相關(guān)性。l另一種獲得低衰落互相關(guān)性的方法是，不同天線采用不同的極化方向。從而，天線可以被放置的相對較近，意味著壓縮的天線排列依然能夠經(jīng)歷較低的衰落互相關(guān)性。2021-7-18Communication Research Center86.3.2 采用多天線技術(shù)的好處采用多天線技術(shù)的好處l在發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)配置多根天線的有效性，可以通過不同方式來利用，已達(dá)到不同的目的。l用于提供額外的分集以對抗無線信道衰落。不同天線上的無線信道將帶有低的互相關(guān)性，意味著需要一個顯著大的天線間距（空間分集），另外也可以采用不同天線極化方向（極化分集）。l在發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)處的多

8、根天線，可以被用來以特定方式“形成”一個完整的天線波束（獨(dú)立的發(fā)送波束和接收波束）。這種波束賦形可基于天線間高或低的信道衰落相關(guān)性。1.發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)同時存在可用的多天線這一特性，可以被用于創(chuàng)建并行的多條通信“通道”（看上去如同無線接口）。這為在不降低相關(guān)功率有效性基礎(chǔ)上，獲得很高帶寬利用率提供了可能，換句話說，提供了不使覆蓋非比例大程度降低情況下，在有限帶寬內(nèi)獲得很高數(shù)據(jù)速率的可能性。這里我們將之稱為空分復(fù)用，也經(jīng)常被稱為MIMO天線處理技術(shù)。2021-7-18Communication Research Center96.3.3 多根接收天線多根接收天線l一直以來，最為直接也最為常用的

9、多天線配置是，在接收端安置多根天線。這經(jīng)常被稱為接收分集或者RX分集。2021-7-18Communication Research Center10以向量表示，該線性接收天線合并線性接收天線合并可以被表示為（6-1）：假設(shè)傳輸信號只經(jīng)歷非頻率選擇性衰落和（白）噪聲，即不存在無線信道的時域色散，則不同天線上接收到的信號可以表示為（6-2）：為使線性合并后的信噪比達(dá)到最大化，權(quán)重因子應(yīng)選為（6-3），這也成為最大比合并最大比合并（MRC）信號信號復(fù)數(shù)加權(quán)因子復(fù)數(shù)加權(quán)因子線性接收天線合并線性接收天線合并線性接收天線合并中的信道增益線性接收天線合并中的信道增益l最大比合并（MRC，Maximum R

10、atio Combining）權(quán)重因子滿足兩個目的：l不同天線上接收的信號進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)以補(bǔ)償相應(yīng)的信道相位，從而使得各信號在相加時是相位對齊的（相干合并）。l對信號及其相應(yīng)的信道增益成比例地進(jìn)行加權(quán)，即越強(qiáng)的信號采用越高的權(quán)重。l在天線間互不相關(guān)情況下，即足夠大天線間距離或不同極化方向，信道增益h1, , hNR是不相關(guān)的，線性天線提供NR階的分集。l就接收端的波束賦形而言，根據(jù)式（6-3）選取天線權(quán)重相當(dāng)于在期望信號方向上，一個最大增益為NR的接收波速。1.因此多根接收天線陣元的應(yīng)用可以增大后合并器的信噪比，增益與接收天線數(shù)量成正比。2021-7-18Communication Resear

11、ch Center11l當(dāng)接收信號的影響主要來自噪聲時，MRC是一種較為適用的天線合并策略。當(dāng)干擾信號數(shù)量較多且與信號強(qiáng)度相近時，最大合并比仍是一個好選擇，因為此時總干擾具有“類噪聲”特征而不存在特定的到達(dá)角。l在單一主要干擾源（或有限個主要干擾源）的情況下，如果可以選取天線權(quán)值對該干擾進(jìn)行抑制，而非選取天線權(quán)值來使天線合并后接收信噪比最大化，系統(tǒng)性能可以得到改善。以抑制特定干擾源為目的的接收天線合并通常被稱為干擾抑制合并（IRC，Interference Rejection Combining ）。2021-7-18Communication Research Center12l單一主要干擾

12、源情況下，式（6-2）可擴(kuò)展為（6-4）：l如果選擇權(quán)重向量滿足（6-5），則干擾信號可以被完全抑制：l一種更好的辦法是選擇天線加權(quán)因子使均方誤差達(dá)到最小化，也被稱為最小均方誤差合并（MMSE）（6-6）：2021-7-18Communication Research Center13lIRC也同樣適用于上行鏈路對來自特定移動終端的干擾進(jìn)行干擾抑制。此時干擾終端與目標(biāo)終端可能同小區(qū)（小區(qū)內(nèi)干擾a），也可能相鄰小區(qū)（小區(qū)間干擾b）。l小區(qū)內(nèi)干擾抑制適用于非正交上行鏈路的情況，即多個終端同時采用相同的時頻資源進(jìn)行傳輸時。l通過IRC來實現(xiàn)上行鏈路小區(qū)內(nèi)干擾抑制也被稱為空分多址（SDMA，Spati

13、al Division Multiple Access）。2021-7-18Communication Research Center14l實際上一個無線信道總是經(jīng)歷著至少一定程度的時域色散（遠(yuǎn)距離發(fā)射信號產(chǎn)生的滯后1個比特的“1”“0”干擾）或等效的頻率選擇性（ 多徑干擾的頻率響應(yīng)呈現(xiàn)的周期性衰落 ），這將引起寬帶信號損耗?？朔@類損耗的一種方式是，可以采用線性均衡器應(yīng)用于時域或頻域（接收機(jī)）。l線性時域（頻域）濾波/均衡：對不同時間（頻率）接收信號進(jìn)行線性處理，目的是為了使后均衡器SNR（基于MRC的均衡）最大化，或用來抑制頻率選擇性（迫零均衡、MMSE均衡等）引起的信號惡化；l線性接收天

14、線合并：對不同天線上接收信號進(jìn)行處理，即在空域上進(jìn)行處理，目的是為了使后合并器SNR（基于MRC合并）最大化，或者用來抑制特定干擾（基于諸如MMSE的IRC）。2021-7-18Communication Research Center15l大多數(shù)頻率選擇性信道和多根天線接收情況下，可以采用二維空/時線性處理/濾波。l此處的線性濾波可以視為線性天線接收合并過程中天線權(quán)重的歸納。1.綜合考慮對多個濾波器的選取，從而使得噪聲、干擾以及由無線信道頻率選擇性引起的信號損耗所產(chǎn)生的總體影響達(dá)到最小化。2021-7-18Communication Research Center16二維空二維空/時線性處理

15、（兩根接收天線）時線性處理（兩根接收天線）l發(fā)射端插入循環(huán)前綴的情況下，可以采用二維頻/空線性處理。l綜合考慮對頻域權(quán)值的選取，從而使噪聲、干擾以及由無線信道頻率選擇性引起的信號損耗所產(chǎn)生的總體影響達(dá)到最小化。l圖中所示的頻/空處理，不帶IDFT，也適用于應(yīng)用了接收分集技術(shù)的OFDM傳輸上。在OFDM傳輸情況下，不存在由無線信道頻率選擇性引起的信道損耗。因此，頻域系數(shù)的選擇只需要考慮噪聲和干擾。原則上，這意味著（MRC和IRC）天線合并方案應(yīng)用于單個子載波之上。2021-7-18Communication Research Center17二維頻二維頻/空線性處理（兩根接收天線）空線性處理（兩

16、根接收天線）6.3.4 多根天線發(fā)射多根天線發(fā)射l作為多根接收天線方案的替代或者補(bǔ)充，分集和波束賦形也同樣可以通過在發(fā)送端配置多根天線來實現(xiàn)。l多個天線發(fā)射主要適用于下行鏈路，即位于基站。l多根發(fā)射天線的應(yīng)用分為分集和波束賦形，提供了無需移動終端配置額外接收天線和相關(guān)額外接收機(jī)處理鏈的可能。l由于實現(xiàn)復(fù)雜度的原因，使得上行鏈路（即在移動終端上）配置多根天線變得缺乏吸引力。l通常更傾向于在基站配置多根接收天線以及相關(guān)接收機(jī)處理鏈。l波束賦形（Beamforming）：又叫空域濾波，是一種使用傳感器陣列定向發(fā)送和接收信號的信號處理技術(shù)。波束賦形技術(shù)通過調(diào)整相位陣列（多天線）的基本單元的參數(shù)，使得某

17、些角度的信號獲得相長干涉，而另一些角度的信號獲得相消干涉。波束賦形既可以用于信號發(fā)射端，又可以用于信號接收端。2021-7-18Communication Research Center186.3.4.1 發(fā)射天線分集發(fā)射天線分集l延遲分集l循環(huán)延遲分集l通過空時編碼實現(xiàn)的分集l通過空頻編碼實現(xiàn)的分集2021-7-18Communication Research Center191.延遲分集延遲分集l一條經(jīng)歷時間色散的無線信道（發(fā)射信號通過多條相互獨(dú)立且?guī)в胁煌瑐鬏敃r延的衰落路徑傳播到接收機(jī)）能夠為多徑分集或等效為頻率分集的實現(xiàn)提供可能。l因此，從無線鏈路性能角度看，在假定多徑傳輸?shù)臄?shù)量不是非

18、常巨大時，多徑傳輸實際上是有益的，為克服由無線信道頻率選擇性所以起得信號損耗提供了工具，例如可以通過采用OFDM傳輸方式或其它接收端均衡算法。l如果傳輸信道本身不具有時間色散的特點(diǎn)，還可以通過在發(fā)射機(jī)的不同天線上發(fā)送帶有不同時延的相同信號（線性時延），來實現(xiàn)多根發(fā)射天線分集。2021-7-18Communication Research Center20雙天線時延分集雙天線時延分集時延時延2.循環(huán)延遲分集循環(huán)延遲分集l循環(huán)時延分集（CDD，Cyclic-Delay Diversity）與時延分集相似，主要不同在于循環(huán)時延分集在不同天線間進(jìn)行塊操作并應(yīng)用循環(huán)偏置而非線性時延。l循環(huán)時延分集適用于

19、基于傳輸塊的傳輸機(jī)制，如OFDM。l在OFDM傳輸中，時域信號的循環(huán)偏置相當(dāng)于OFDM調(diào)制前進(jìn)行基于頻率的相位旋轉(zhuǎn)?？梢灾圃斐鼋邮斩说娜嗽祛l率選擇性。l與時延分集相似，CDD也可以直接擴(kuò)展到各天線間帶有不同循環(huán)偏置的多于兩根發(fā)射天線的場景。2021-7-18Communication Research Center21雙天線循環(huán)時延分集雙天線循環(huán)時延分集循環(huán)前綴循環(huán)前綴3.通過空時編碼實現(xiàn)的分集通過空時編碼實現(xiàn)的分集l空時編碼是用來指示多天線傳輸方案的總稱，此時調(diào)制符號被映射到時域和空域（發(fā)射天線）用來獲得多根發(fā)射天線提供的分集。雙天線空時塊編碼（STBC，Space-Time Block C

20、oding），更準(zhǔn)確地稱為空時發(fā)射分集（STTD，Space-Time Transmit Diversity）的方案，在第一版就被引入WCDMA的標(biāo)準(zhǔn)。lSTTD對調(diào)制進(jìn)行成對操作，調(diào)制符號被直接發(fā)送到第一根天線，而在第二根天線上一對調(diào)制符號被倒置（準(zhǔn)確地說，調(diào)制符號變?yōu)槠浞崔D(zhuǎn)和復(fù)卷積的形式）。2021-7-18Communication Research Center22空時發(fā)射分集空時發(fā)射分集反轉(zhuǎn)和復(fù)卷積反轉(zhuǎn)和復(fù)卷積l通過向量符號，STTD傳輸可以被表示為：l這里r2n和r2n+1分別為符號期間的接收符號。該表達(dá)式假設(shè)信道系數(shù)h1和h2相對兩個連續(xù)符號間隔是不隨時間變化的（通常成立）。l矩

21、陣H是一個量化的的單位矩陣，因此當(dāng)符號間不存在干擾時，通過對向量 應(yīng)用矩陣W = H-1，就可以使發(fā)送信號s2n和s2n+1從接收信號r2n和r2n+1中恢復(fù)出來。l兩天線空時編碼也可以被稱為一速，意味著輸入符號速率與單個天線上的符號速率相同，相當(dāng)于帶寬利用率為1。l空時編碼也可以被擴(kuò)展到兩根天線以上的場景，在如QPSK或16/64QAM的復(fù)調(diào)制情況下，不帶任何信號間干擾（正交空時碼）的一速空時編碼只對兩根天線的場景有效。多根天線場景，必須采用速率低于1的空時編碼，降低帶寬利用率。2021-7-18Communication Research Center234.通過空頻編碼實現(xiàn)的分集通過空頻

22、編碼實現(xiàn)的分集l空頻編碼與空時編碼類似，差異在于編碼在天線/頻域而非天線/時域?qū)崿F(xiàn)。l空頻編碼適用于OFDM以及其他頻域傳輸方案。l原始調(diào)制符號塊（a0*, a1*, ）被直接映射到第一根天線的OFDM載波上，而反轉(zhuǎn)和復(fù)卷積后的原始符號塊(-a1*, -a0*, )被直接映射到第二根天線的對應(yīng)子載波上。2021-7-18Communication Research Center24假設(shè)雙天線的空頻發(fā)射分集假設(shè)雙天線的空頻發(fā)射分集6.3.4.2 發(fā)射端的波束賦形發(fā)射端的波束賦形l如果在發(fā)射端可以獲得不同發(fā)射天線上對應(yīng)下行鏈路的某些信息（相對信道相位方面的信息），除了發(fā)射分集之外多天線發(fā)射還可以提

23、供波束賦形，即在目標(biāo)接收機(jī)的方向上形成一個總的天線波束。l通常，波束賦形可以將接收機(jī)處的信號強(qiáng)度提升最多NT倍，即與發(fā)射天線的數(shù)量成正比。依賴于多發(fā)射天線提供波束賦形的傳輸方案，是可以將陣元間存在的高或低互相關(guān)性情況區(qū)別對待的。2021-7-18Communication Research Center25l通常，天線陣元間具有低互相關(guān)性，即帶有明顯較大天線間距配置或不同極化方向。l與經(jīng)典波束賦形原理類似，不同的是天線權(quán)值將為普通的復(fù)數(shù)，即不同陣元上的待發(fā)射信號的相位和幅度都是可調(diào)的。l由于天線的低相關(guān)特性，各個天線上的無線信道的相位和瞬時增益可能都是不同的。2021-7-18Communic

24、ation Research Center26天線低互相關(guān)情況下，基于預(yù)編碼的波束賦形天線低互相關(guān)情況下，基于預(yù)編碼的波束賦形l向不同天線陣元上的待發(fā)射信號應(yīng)用不同復(fù)數(shù)加權(quán)的過程，可以通過向量的形式表示，即可以表示為對待發(fā)射信號應(yīng)用了一個預(yù)編碼向量 （6-7）：l經(jīng)典的波束賦形（天線高相關(guān)性）也可以通過上式表示，即發(fā)射天線預(yù)編碼，但是具有約束條件：天線權(quán)值只能為單位增益，不同的反向天線提供相位偏置。l假設(shè)不同天線的發(fā)射信號傳輸過程中只經(jīng)歷了非頻率選擇性衰落和白噪聲，即不存在無線信道時間色散，可以將其表示為：為使接收信號功率最大化，預(yù)編碼的權(quán)值將根據(jù)（6-8）進(jìn)行選取：l也即為信道系數(shù)hi做復(fù)卷

25、積并進(jìn)行歸一化，以保證總發(fā)射功率。2021-7-18Communication Research Center27l也即為信道系數(shù)hi做復(fù)卷積并進(jìn)行歸一化，以保證總發(fā)射功率。因此預(yù)編碼向量：l對發(fā)射信號進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)用以補(bǔ)償無線信道的瞬時相位變化，從而保障接收信號的接收相位對其；l將功率分配到不同天線陣元，總之，瞬時無線信道條件越好（高信道增益）的天線陣元會被分配更多的功率；l保證總發(fā)射功率為單位1（或任意其他常數(shù)）。2021-7-18Communication Research Center28l在基于頻分雙工FDD的無線通信情況下，上下行鏈路的通信發(fā)生在不同頻率段內(nèi)，通常上下行鏈路間的無線信

26、號衰落是無關(guān)的。因此FDD情況下只有移動終端可以對下行鏈路無線信道衰落進(jìn)行判決。之后移動終端將把下行鏈路信道的估計通過上行鏈路信令匯報給基站。另外移動終端也可以自己在有限可能的預(yù)編碼向量集合中選擇一個合適的預(yù)編碼向量，即所謂預(yù)編碼碼本，并上報給基站。l在時分雙工TDD情況下，上下行鏈路的通信發(fā)生在相同頻率段但不交疊的分離時隙內(nèi)，通常上下行鏈路間的無線信號衰落是高度相關(guān)的。因此，至少理論上，基站可以從上行鏈路的測量中對下行無線鏈路的信道衰落進(jìn)行判決，從而避免了對反饋的依賴。需要注意的是，這里是假設(shè)移動終端可以在上行鏈路進(jìn)行連續(xù)發(fā)射的。2021-7-18Communication Research

27、 Center29l在OFDM傳輸情況下，通常每個子載波只經(jīng)歷一條非頻率選擇性信道。因此，在OFDM傳輸中，預(yù)編碼技術(shù)（高非相關(guān)性）可以應(yīng)用到基于逐個子載波的傳輸方案之中，其中和子載波的預(yù)編碼權(quán)值可以通過相同的計算來選擇天線權(quán)值。2021-7-18Communication Research Center30每個子載波預(yù)編碼每個子載波預(yù)編碼6.3.5 空分復(fù)用空分復(fù)用l與多根發(fā)射天線或多個接收天線相比，在發(fā)射端和接收端同時采用多根天線，可以被簡單地視為是一種用來進(jìn)一步提高信噪比、載干比和/或獲得抗信道衰落的分集增益工具。l在發(fā)射機(jī)和接收端都采用多根天線還可以為實現(xiàn)空分復(fù)用空分復(fù)用提供了可能，可

28、以更高效地利用高信噪比、載干比，并通過無線接口獲得顯著的更高數(shù)據(jù)速率。2021-7-18Communication Research Center316.3.5.1 基本原理基本原理l接收端和發(fā)射端多天線技術(shù)的應(yīng)用可以通過在接收機(jī)端和發(fā)射端采用波束賦形技術(shù)來提高接收機(jī)信噪比，增益與天線數(shù)成正比。l假設(shè)數(shù)據(jù)速率是功率首先而非帶寬受限，接收機(jī)信噪比的增加可以帶來相關(guān)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率的增長。然而，一旦達(dá)到有限帶寬的操作范圍，除非帶寬也相應(yīng)增加，否則可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率將開始達(dá)到飽和狀態(tài)。l在特定條件下（最大并行信道數(shù)目），信道容量基本可與天線數(shù)目保持線性的增長關(guān)系，從而避免數(shù)據(jù)速率的飽和，我們將之稱為空分復(fù)

29、用空分復(fù)用。也稱作MIMO。l嚴(yán)格說來，這個稱呼是多根發(fā)射天線和多根接收天線所有情況的統(tǒng)稱，也包括了發(fā)射接收分集相結(jié)合的情況。2021-7-18Communication Research Center32l對于2 x 2天線配置的情況，假設(shè)只存在廢品率選擇性衰落和白噪聲，即不存在無線信道時間色散，接收信號可以表示為（6-9）：l這里H為2 x 2信道矩陣。假設(shè)不存在噪聲且信道矩陣H可逆，可以通過對接收向量乘以W = H-1，使向量信號向量s和信號s1和s2在接收機(jī)端被完全恢復(fù)出來，信號間不存在殘留干擾（6-10）。2021-7-18Communication Research Center3

30、32x2 天線配置天線配置空分復(fù)用信號的線性接收空分復(fù)用信號的線性接收/解調(diào)解調(diào)l更為普遍的情況是包含了NT根發(fā)射天線和NR根接收天線的配置。此時可空分復(fù)用多個并行信號，至少在實際上并行上限為NL = minNT , NR。l顯然不能從NT個發(fā)射天線上產(chǎn)生大于NT個發(fā)射信號，即空分復(fù)用的并行信道數(shù)的上限為NT。l對于NR個接收天線的配置最多有NR-1個干擾信號可以被完全抑制，即空分復(fù)用的并行信道數(shù)上限數(shù)為NR 。l然而，許多情況下空分復(fù)用信號的數(shù)量或空分復(fù)用階數(shù)小于NL。l無線信道非常惡劣（低信噪比）條件下，由于信道容量一直是信噪比的線性函數(shù)，因此不存在空分復(fù)用增益。此時，多根發(fā)射天線和接收天

31、線將被通過波束賦形來提高信噪比，而非空分復(fù)用。l更為普遍的情況下，空分復(fù)用階數(shù)將取決于具有NR x NT維度的信道矩陣特征，任何額外的天線將被用來提供波束賦形。這種波束賦形與空分復(fù)用的結(jié)合可以通過基于預(yù)編碼的空分復(fù)用技術(shù)來詩選2021-7-18Communication Research Center346.3.5.2 基于預(yù)編碼的空分復(fù)用基于預(yù)編碼的空分復(fù)用l空分復(fù)用情況下線性預(yù)編碼意味著發(fā)射端采用一個具有NR x NT維度的預(yù)編碼矩陣的線性處理。l基于預(yù)編碼的空分復(fù)用可以被視為基于預(yù)編碼波束賦形技術(shù)的擴(kuò)展，其中具有NT x 1維度的預(yù)編碼向量被具有NT x NL維度的預(yù)編碼矩陣所代替。20

32、21-7-18Communication Research Center35預(yù)編碼服務(wù)于兩個目的：預(yù)編碼服務(wù)于兩個目的：在空分復(fù)用的信號數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)時，在空分復(fù)用的信號數(shù)等于發(fā)射天線數(shù)時，預(yù)編碼可以用來對并行傳輸進(jìn)行預(yù)編碼可以用來對并行傳輸進(jìn)行“正交正交化化”處理，從而在接收機(jī)提高信號的隔處理，從而在接收機(jī)提高信號的隔離度；離度；在空分復(fù)用的信號數(shù)小于發(fā)射天線數(shù)時，在空分復(fù)用的信號數(shù)小于發(fā)射天線數(shù)時，預(yù)編碼還可以提供個預(yù)編碼還可以提供個NL信號在根信號在根NT發(fā)射發(fā)射天線的映射，其中包含空分復(fù)用與波束天線的映射，其中包含空分復(fù)用與波束賦形技術(shù)的結(jié)合。賦形技術(shù)的結(jié)合。為了確認(rèn)預(yù)編碼，可以提高

33、空分復(fù)用信號間的獨(dú)立性，可以將信道矩陣H表示為其奇異值分解的形式，其中V和W的列各自形成一個規(guī)范正交集合。顯然，在預(yù)編碼情況下各接收信號將具有特定的“質(zhì)量”，其依賴于信道矩陣的特征值。這指出在空間域采用動態(tài)鏈路自適應(yīng)技術(shù)可以獲得的潛在增益，即為每個傳輸信號自適應(yīng)地選擇信號編碼速率和/或調(diào)制方式。2021-7-18Communication Research Center36通過預(yù)編碼實現(xiàn)空分復(fù)用信號的正交化通過預(yù)編碼實現(xiàn)空分復(fù)用信號的正交化6.3.5.3 非線性接收機(jī)處理非線性接收機(jī)處理l如果在空分復(fù)用情況下傳輸采用非線性接收技術(shù)，就可以獲得更好的解調(diào)性能。l對于空分復(fù)用信號的最優(yōu)接收機(jī)方法應(yīng)是最大似然檢測。l另一解調(diào)方法是采用串行干擾消除（SIC，Successive Interference C