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TD-LTE系统中预编码技术对比研究:EBB与Precode
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更新于2024-09-06
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本文主要探讨了在TD-LTE系统中两种预编码技术的研究,即基于码本的Precode技术和基于非码本的Enhanced Beamforming (EBB)技术。预编码作为关键技术,对于提升LTE系统的吞吐量和频谱效率至关重要,以确保达到3GPP定义的4G技术标准。 作者方亮、王亚峰和杨大成来自北京邮电大学信息与通信工程学院,他们关注的是在系统级仿真评估中,这两种技术的不同性能表现。TD-LTE系统为了满足高速率和高容量需求,采用MIMO(多输入多输出)技术,其中下行基本配置为2x2天线,支持最多4天线进行四层传输。传输分集、波束赋形和空间复用是MIMO技术的应用,它们利用空间信道特性来增强信号质量和覆盖范围。 Precode技术基于SVD分解,是线性预编码的一种,它在发射端利用已知的空间信道信息对信号进行预处理,旨在优化信号在波束域的表现,以提升接收质量和系统性能。另一方面,EBB技术则是利用空间信道的特征向量,通过EigenBeamforming方法实现,它更注重利用空间信道的强相关性,通过调整辐射方向图来定向用户,从而增强信号的方向性和信噪比。 文章的核心部分深入解析了EBB的工作原理,它通过计算空间信道的特征值和特征向量来实现最优的波束形成,这种技术在小型阵列天线系统中特别有效。相比之下,Precode技术可能更为通用,但EBB在特定应用场景下能提供更高的性能优化。 这篇论文通过对TD-LTE系统中这两种预编码技术的比较和分析,提供了对如何根据系统需求和信道特性选择合适预编码技术的重要参考。读者可以从中了解到如何在实际系统设计中权衡性能和复杂度,以实现最佳的无线通信效果。
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TD-LTE 系统中两种预编码技术研究
方亮,王亚峰,杨大成
北京邮电大学信息与通信工程学院,北京(100876)
Email: fl6568278@gmail.com
摘 要:基于 LTE 的速率与系统容量的要求,在 LTE-TDD 的系统级仿真评估中用用到的
MIMO 预编码技术有基于码本的 Precode 技术和基于非码本的 EBB 技术,这两种技术都能
极大的提高 LTE 系统吞吐量和频谱效率,以达到 3GPP 4G 技术的标准。通过比较两项技术
在系统级评估中不同的性能表现来对这两种预编码技术进行研究。
关键词:预编码;长期演进;EBB;空时编码
1 引言
为了满足 LTE 在高速率和高系统容量方面的需求,LTE 系统支持下行应用多输入输出
技术,包括空间复用,波束赋形以及传输分集。在 LTE 中应用 MIMO 技术的下行基本天线
配置为 2x2,即 2 天线发送和 2 天线接收,最大支持 4 天线进行下行方向四层传输。
传输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性,结果时间/频率上的选择性,为信号
的传递提供更多的副本,提高信号传输的可靠性,从而改善接收信号的信噪比。LTE 中传
输分集技术的候选技术很多,比如空时编码(STBC,SFBC 等),循环延时分集以及天线切换
分集技术等。波束赋形技术是一种应用于小间距天线阵列多天线传输技术,其主要原理是利
用空间信道的强相关性,利用波的干涉原理产生强方向性辐射方向图,使得辐射方向图的主
瓣自适应地指向你用户来波方向,从而提高信噪比,提高系统容量或覆盖范围。而空间复用
技术则是一种利用空间信道的弱相关性的技术,其主要工作机理是在多个相互独立的空间信
道上传递不同的数据流,从而提高数据传输的峰值速率。
这三种技术对空间信道的要求不同,其应用的场景也有所不同。而基于 SVD 分解的 EBB
技术和基于码本的 Precoding 预编码技术是中移动倡导的 TD-LTE 中两项关键的 MIMO 技
术。
2 下行预编码技术的基本原理
线性预编码操作的作用是将天线域的处理转换为波束域的处理,在发射端利用已知的空
间信道信息进行预处理操作,从而进一步提高用户和系统的吞吐量。线性预编码操作可以表
述为:
E
rHWxnHxn
(1)
其中
r 为接收向量,
H
为空间信道矩阵,n 为噪声向量,
E
H
为经过预编码后的等效空
间信道。
3 EBB 工作机理
EBB 是 Eigen Based Beamforming 的简称。在仿真平台中,以基站端端配置 8 根发送天
线,移动台端配置 2 根接收天线的情况为例来说明 EBB 系统的工作原理。
它的工作原理是假设发送端知道信道的冲击响应后通过对
28
H
进行相应的处理得到发
送信号的加权矢量,也就是预编码矢量,使用预编码矢量来改变信道的特性或者说形成特定
的波束从而提高用户的接收信噪比。
http://www.paper.edu.cn
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