[培训-无线通信基础-11]：多天线技术（MIMO、波束赋形、空分多址）

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目录

前言：

 第1章 多天线与其信道容量

第2章 波束赋形

第3章 空时编码

第4章 大规模MIMO技术xMIMO

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前言：

 

 第1章 多天线与其信道容量

 

 备注：

h为信道衰减系数，可以通过信道估计技术，获得h的数值，是接收端信号强度/发送端信号强度，因此通常是小于1.

注意：在上述模型中，对多路信号的解码（H*S）是在接收端完成的，这与LTE系统中实际的实现是有区别的。

在LTE系统中，是在发送端，使用预编码矩阵对待发送的数据进行预编码，各个天线上接收到的数据就不需要再乘以H矩阵，确保单路天线上接收的数据，就是发送端（不是发送天线）的数据。

香农公式获取信道最大容量：

备注： 

在多天线发送时：每个天线的能量是单天线时单个天线能量的N分之一，确保总能量不变。

在多天线接收时，每个天线的能量是单天线时单个天线能量的N分之一，确保总能量不变。

 

 

 

 

第2章 波束赋形

备注：

波束赋形可以增加单用户的速率（信噪比提升）、增加覆盖范围（信噪比提升）、也可以增加用户数（容量、空分多址）。单用户不能接收多个波束，但可以接收多个天线数据（MIMO）。

波束赋形在实现空分多址（多用户）时候，不同的波束，必须使用不同的数据流，才能确保不同的用户使用不同的波束, 即每个用户占用该波束下的所有子载波， 不同用户之间实现了同频同时收发。这是波束赋形在实现空分多址（多用户）必须注意的，即多用户MIMO，不同的波束，具有不同的子载波调度。

波束赋形在提升覆盖范围和单用户吞吐率的情况下，不同波束之间就可以不需要不同的基带数据流。不同波束实际上是相同的小区，相同的子载波调度。

 

备注：所有天线权重，是指为了实现多天线的波束，这就需要对不同天线信号赋予不同的发送权重，从而形成具有一定方向的波束，即通过天线权重，控制电磁波的相位，通过控制相位，控制波束的方向。这里有三种控制天线权重的算法。

现在的问题是：基站如何知道发送波束的方向呢？

（1）固定波束方向法：在基站小区部署的时候设置好，确保基站的波束的发射方向指向人流相对固定、集中的区域。

（2）动态波束方向法：基站对波束的方向进行扫描，这有点类似相控阵雷达，通过扫描，动态的找到终端集中的区域，这种方法非常适合于人流不固定的区域。如下的算法，就是基站如何动态的确定波束方向的算法。

备注：信噪比越高，说明信号的能量越集中，波束越聚合。

该方法，在下行的各个方向上，发送固定的、已知的训练序列，然后在上行接收的各个方向上检测信号能量，并对各个方向的信噪比进行比较，选择信噪比最大的方向，作为波束的方向。

该方法能够通过波束动态扫描不同方向终端，能够动态的调制波束的方向。

 

备注：

空间参考法，主要通过监控接收到的、来自终端的上行信号的空间方向，而不是接收信号的信噪比，来调整波束的方向。确保波束的方向与上行信号的方向一致。

 

 

 

第3章 空时编码

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第4章 大规模MIMO技术xMIMO

 备注：

信道估计：在单天线信道时，信道估计值需要算出h，在多天线MIMO时，信道关键需要算出H矩阵，在大规模天线矩阵时，如何估算信道质量呢？

导频设计：

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