LTE中的預編碼相關理解

2021-08-26 20:20:16 字數 1418 閱讀 1594

關於對碼本(codebook)和預編碼(precoding)這兩物理層概念的認識,分享給大家,要理解這兩個概念,先要從mimo說起。

lte網路中採用mimo技術增加系統容量,提公升吞吐率,從理論上來看,多天線的空分復用能成倍增加系統容量。但實際上並非如此,如,2*2mimo的容量c(容量)=2*2mimo 小於兩倍的siso容量c(容量)=2siso,這是因為容量增加了,干擾增大了,干擾主要是由於通道矩陣中通道的相關性造成的,為了消除通道相關性造成影響,需要在接收端對h進行評估,並做線性均衡,最大化mimo通道矩陣h的容量。

此處存在兩個問題,乙個是,為了獲取更高的mimo容量,接收機側需要對mimo的發射矩陣h中的每個通道都進行均衡處理,消除通道間的影響,這樣增加接收機的實現複雜度。如siso模式,接收機需要線性均衡處理乙個通道,而對於乙個2*2mimo模式,接收機需要處理評估4個通道;其次,接收端若將h矩陣中的多個通道相關性評估結果反饋給發射機,這會增加系統開銷。另乙個是,若通過增加天線空間來消除通道間的影響,但天線近處的雜散環境使實現難度增加。於是提出了通過技術改進解決,這個方法就是預編碼(precoding)。

因此,預編碼(precoding)的目的是降低接收機消除通道間影響實現的複雜度,同時減少系統開銷,最大提公升mimo的系統容量。

當然,消除mimo通道間的影響,可以在接收機側實現,也可以通過改變發射機的發射方式,對發射訊號進行預處理,輔助接收機消除通道間的影響,這種發射方式的改變就是通過預編碼實現的。

為了識別mimo矩陣h中有用的通道,需要把多個通道(如2*2mimo h11\h12\h21\h22)轉化成類似於siso的一對一模式,實現傳送訊號s1對應接收訊號r1,s2對應接收訊號r2,也就是將多個mimo交叉通道轉換成多個平行的一對一通道。這個過程通過通道矩陣svd(奇異值分解)實現。如r=h*s+n,變換為r=uς(v*)t*s+n,經過接收端的處理=σ(v*)t*s+uhn,從結果可以發現發射端不再需要知道mimo通道矩陣h,而知道v(共軛轉置矩陣,又叫酉矩陣)即可,此處的v即碼本(codebook),3gpp定義了一系列v矩陣,enodeb和ue側均可獲得,應用時根據pmi選擇乙個可以使通道矩陣h容量最大的v。到這裡,預編碼就很好理解了,實際上就是在發射端對發射訊號s乘以v,

與後面svd過程匹配,這樣在接收端需要處理的複雜性與開銷大大減少了。

以2tx發射為例,碼本如圖:

當碼本選擇4、0、1、2時,對應的發射訊號。

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