-- 发布时间：2019-06-28 16:55:53
5.4 空间复用：提高频谱利用率
5.4.1 空间复用的效果
5.4.2 层:空间复用的关键
5.4.3 层的数量
5.4.4 分离各层的数据
5.4.5 是MIMO还是DEMO
[此贴子已经被作者于2019-06-28 18:33:26编辑过]
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-06-28 17:09:23
MIMO，即空间复用，是多天线技术的一种应用。优点是可以提高调制效率或者说频谱利用率，即单位HZ上调制的BIT数，增加单位带宽上的BIT数就是增加吞吐率。但是根据香浓公式，我们知道，在不增加带宽和功率的情况下，增加吞吐率，必然要更高的信噪比。实际上空间复用是通过增加传送层数，同时传送多层信息来提高吞吐率，但是更高的信噪比必然意味着覆盖范围更小。
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-06-28 18:17:59
层，即可分离的正交传输通道。每个传输通道都有一定的吞吐率，传输通道越多，传输容量越大。那么，为什么我们要采用增加多层传输通道的方式增加吞吐量，而不是采用增加发射功率的方式去增加吞吐量？
考虑到，传输损耗Lbf=32.5+20lgF+20lgD是确定的，而Pr=Pt+Gr+Gt-Lc-Lbf (Gr是接收天线增益，Gt是发射天线增益，Lc是电缆和缆头的衰耗),故接收功率与发射功率成正比，而噪声又是确定的，故信噪比正比于发射功率。根据香浓公式，K=C/B=log2(1+S/N)，得到
可以看出单纯的增加发射功率，调制效率的增加十分有限，如果保持发射功率不变，额外增加一层传输通道，合并的调值效率将是原来的2倍（实际应用是每层均分发射功率）。
实际上，实施多层传输对信号质量要求高，只能用于基站附近，覆盖范围十分有限，可以说是一种锦上添花的技术；而分集和波束赋形，则是用于信号质量差的地方，是雪中送炭的技术。
[此贴子已经被作者于2019-07-01 17:45:51编辑过]
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-06-28 18:32:53
层的数量由两大因素决定：天线的配置和无线环境。
不同于发射分集，接收端单天线也可以实施发射分集，空间复用的层数首先由收发双方的天线配置决定，即等于收发天线数量的最小值。
其次，确定的天线配置，还要看无线环境，利用传输矩阵H来描述，可用层数等于H的秩RANK。借助下图
我们看出，接收信号矩阵R=传输矩阵H×发射信号矩阵S。
如果可用层数等于最大层数，那么传输矩阵就称为满秩矩阵，满秩矩阵意味着各个传播路径不相干，各自独立。现实中，富杂散的环境，也就是空间中没有基站直射信号，只有发射/折射信号时，才会满秩。
[此贴子已经被作者于2019-07-01 17:54:03编辑过]
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-06-28 18:45:08
接收端如何分离出各层信号呢？接收机知道R,知道了H，就可以根据R=H×S，解方程得到S，在实际应用中，我们进行了简化，令H=U×D×V，D是对角矩阵，U,V是相互正交的矩阵。让基站发射V'×S，这样R=H×V'×S=U×D×V×V'×S=U×D×S，V矩阵预先定义在码本里，终端根据信道状态通知基站使用何种V矩阵，确定了V，相互正交的U矩阵和对应的对角矩阵D也就确定了，这样接收时，解方程，将U`×R，得到U`×R=D×S。这样求得S的解方程过程得以简化。
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-06-28 18:57:24
MIMO技术接收时分离各层信号离不开解方程，首选，这必须是一次方程，保证是一次方程，就要用到OFDM与MIMO相结合，OFDM将宽带划分为很多子载波，而每个子载波上的传输特性可以线性化，宽带的传输特性却很难线性化；其次，传输矩阵的确定有赖于参考信号CRS。终端通过测量CRS，反馈给基站，确定传输矩阵；再次，传输矩阵不能频繁变化，不然终端测量开销会很大。最后，只有满秩的传输矩阵才能有确定的解。
综上所述，上面这些条件都满足，才可以实施MIMO，可见条件之苛刻，现实里很难实现。所以说现阶段的MIMO只是一种DEMO。
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2019-07-08 16:22:05
总结下，接收分集，发射分集，波束赋形和空分复用的异同：
分集技术和波束赋形是用以提高天线接收增益的技术，能改善接收条件，而波束赋形是利用发射天线的相干性，分集是利用天线的不相干性，故这两者是相互矛盾的，只能二选一；空分复用是用以提高（显著提高）吞吐量/频率利用率的技术，但是换来的代价就是要求苛刻的信噪比，覆盖范围大幅下降。
还有一点，我在看发射分集和空分复用时，注意到都是它们通过编码使每个天线端口发射的信号相互正交，这样在接收端可分离。经过查阅相关资料，编码都是采用空时编码/空频编码，不同在于H（频率响应）的不同，而得到频率响应都依赖于信道估计(CRS/CSI-RS)。
目前已经有7条评论 >>> 发表你的见解