多天线技术MIMO.md
2017-06-14 19:08
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多天线数学模型
阵列增益
多天线来提高接收端信噪比。需要在发射端知道下行信道信息。
分集增益
接收分集:被用于SIMO信道,分集阶数的最大值等于接收天线的数目。
发射分集:常用于MISO信道,可以在发射机已知或未知下行信道状态信息的情况下进行。时空编码技术是一种特殊的发射分集,依靠特定编码方案,在无下行信道信息情况下,仍有较好性能。
收发联合分集:用于MIMO信道:发射与接收机之间 M*N个路径,分集阶数小于等于M*N。
复用增益
若各收发天线距离足够远,保证信道独立,并且接收机具有理想信道信息,则可有效分离各数据流。接收机可用最大似然(ML)、迫零(Zero Forcing,ZF)、误差平方和均值最小(Minimum Mean Square Error, MMSE)等方法对信号检测。
分集原理
原理:信号包络在短距离传播时呈瑞利分布,长距离传播呈标准正态分布。通过多个信道接收到承载相同信息的多个信号副本,由于信道不同,接受信号也不同。接收机将多径信号分离成不相关的多路信号。时接收端误码率最小。
空时编码
时空编码,对时间域和空间域进行处理,利用空间资源给信号提供冗余或产生复用,在不增大发射功率和不扩展带宽的前提下,提高系统的抗衰落能力和数据传输效率。
分类:已知信道估计信息情况下,BLAST、STTC、STBC。未知:差分空时码(Differential Space-Time Code, DSTC)和酉空时码(Unitary Space-Time Modulation, USTM)。
差分空时码
DSTC以空时分组码(STBC)结构为基础,当发射天线数量为2时,最先发送的两个符号周期内的符号为参考符号,然后发射机以差分模式对数据序列进行编码。
差分时空码适用于准静态或连续衰落新的,如果在频率选择性衰落信道,性能急剧恶化。
是差分相移键控(DPSK)的思想在多天线系统上的体现。
缺点:发射天线多于2时,难以保证各天线的发射符号正交性和码率为1的同时满足。
酉空时码(非欧空时码)
将一段比特序列按一定原则,整体映射成一个酉矩阵,本着是引入空间约束的调制方式。
不再优化欧式距离,而是优化不同符号相关矩阵的F范数。范数值越小,即不同酉空时符号的相关性最小,酉时空调制的性能也越好。
目前高效检测酉空时信号的方案主要是:球形译码,球形译码需要设置适当的搜索半径。目前尚未有利用凸优化解决酉空时信号检测的方案。
信息来源于《无线通信中的空时与协作信号处理》.人民邮电出版社
阵列增益
多天线来提高接收端信噪比。需要在发射端知道下行信道信息。
分集增益
接收分集:被用于SIMO信道,分集阶数的最大值等于接收天线的数目。
发射分集:常用于MISO信道,可以在发射机已知或未知下行信道状态信息的情况下进行。时空编码技术是一种特殊的发射分集,依靠特定编码方案,在无下行信道信息情况下,仍有较好性能。
收发联合分集:用于MIMO信道:发射与接收机之间 M*N个路径,分集阶数小于等于M*N。
复用增益
若各收发天线距离足够远,保证信道独立,并且接收机具有理想信道信息,则可有效分离各数据流。接收机可用最大似然(ML)、迫零(Zero Forcing,ZF)、误差平方和均值最小(Minimum Mean Square Error, MMSE)等方法对信号检测。
分集原理
原理:信号包络在短距离传播时呈瑞利分布,长距离传播呈标准正态分布。通过多个信道接收到承载相同信息的多个信号副本,由于信道不同,接受信号也不同。接收机将多径信号分离成不相关的多路信号。时接收端误码率最小。
空时编码
时空编码,对时间域和空间域进行处理,利用空间资源给信号提供冗余或产生复用,在不增大发射功率和不扩展带宽的前提下,提高系统的抗衰落能力和数据传输效率。
分类:已知信道估计信息情况下,BLAST、STTC、STBC。未知:差分空时码(Differential Space-Time Code, DSTC)和酉空时码(Unitary Space-Time Modulation, USTM)。
差分空时码
DSTC以空时分组码(STBC)结构为基础,当发射天线数量为2时,最先发送的两个符号周期内的符号为参考符号,然后发射机以差分模式对数据序列进行编码。
差分时空码适用于准静态或连续衰落新的,如果在频率选择性衰落信道,性能急剧恶化。
是差分相移键控(DPSK)的思想在多天线系统上的体现。
缺点:发射天线多于2时,难以保证各天线的发射符号正交性和码率为1的同时满足。
酉空时码(非欧空时码)
将一段比特序列按一定原则,整体映射成一个酉矩阵,本着是引入空间约束的调制方式。
不再优化欧式距离,而是优化不同符号相关矩阵的F范数。范数值越小,即不同酉空时符号的相关性最小,酉时空调制的性能也越好。
目前高效检测酉空时信号的方案主要是:球形译码,球形译码需要设置适当的搜索半径。目前尚未有利用凸优化解决酉空时信号检测的方案。
信息来源于《无线通信中的空时与协作信号处理》.人民邮电出版社
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