预编码与波束赋形20页PPT
TM模式
MIMO 过程CRC 附加码块分割Turbo 编码码块级联第1个数据流产生码字流加扰调制映射码块级联码字流加扰调制映射M层映射1.单天线2.复用3.分集MM预编码1.单天线2.复用3.分集M资源元映射资源元映射OFDM 信号产生OFDM 信号产生符号流符号流MM天线口0天线口PMTurbo 编码M速率匹配速率匹配M CRC 附加码块分割Turbo 编码第M 个数据流产生MTurbo 编码M速率匹配速率匹配M单天线发射方式下层映射和预编码层映射：一个码字流映射到一层，将输入直接输出。
预编码：无需预编码 ，输入直接输出。
是用来发射的天线口索引，如p=0，即经第0个天线口发射。
其中天线口4专门为MBSFN 用的，天线口5专门为UE 用的。
空间复用方式下层映射和预编码层映射根据协议，层数V≤P，P 表示物理信道用于发射的天线端口数，且码字流的个数最多为2 。
协议规定：码字到层的映射可有1：1，1：2，2：2，2：3，2：4。
且1：2的情况只发生在P=4的条件下。
预编码无CDD 时的预编码⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--)()()()()()1()0()1()0(i x i x i W i y i y P υM M W 是阶数为P*V 的预编码矩阵。
大CDD 时的预编码⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--)()()()()()()1()0()1()0(i x i x U i D i W i y i y P υM M W 是阶数为P*V 的预编码矩阵，D,U 为矩阵。
加入CDD 之后能够人为的制造多径效应，以获得更大的增益。
D,U 矩阵见下发射分集方式下的层映射层映射根据协议，只允许对一个码字进行层映射，层数V 和物理信道用于发射的天线端口数P 相等。
码字到层的映射只允许有1：2和1：4，即一码字流映射至两层或四层 。
预编码发射分集方式的层映射要求映射层数和天线口数目相等，且层映射只有1：2和1：4，故预编码模块输入的层数也是2层或4层。
(完整版)码字,层映射,秩,预编码
传输块（transport block），码字（codeword），层映射（layermapping），传输层（transmission layer）, 阶（rank）,和预编码Precoding），天线端口（antennaport）是LTE物理层的几个基本概念，搞清楚这几个概念的定义和相互关系才能透彻理解LTE多天线技术和调度算法。
传输块（Transport block）：理解为MAC PDU一个传输块就是包含MACPDU的一个数据块，这个数据块会在一个TTI上传输，也是HARQ重传的单位。
LTE规定：对于每个终端一个TTI最多可以发送两个传输块。
码字（codeword）：经过信道编码和速率匹配以后的数据码流一个码字就是在一个TTI上发送的包含了CRC位并经过了编码（Encoding）和速率匹配（Ratematching）之后的独立传输块（transport block）。
LTE规定：对于每个终端一个TTI最多可以发送两个码字。
层映射（Layer mapping）：将码流映射到层，由于码字与层不相等，所以需要层映射将对一个或两个码字分别进行扰码（Scrambling）和调制（Modulation）之后得到的复数符号根据层映射矩阵映射到一个或多个传输层。
层映射矩阵的维数为C×R，C为码字的个数，R为阶，也就是使用的传输层的个数。
传输层（Transmissionlayer）和阶（Rank）一个传输层对应于一个无线发射模式。
使用的传输层的个数就叫阶（Rank）。
RI：Rank indicator:用于指示PDSCH物理信道的传输层数预编码（Precoding）：根据预编码矩阵将传输层映射到天线端口。
预编码矩阵的维数为R×P，R为阶，也就是使用的传输层的个数；P为天线端口的个数。
天线端口（Antenna Port）一个天线端口（antennaport）可以是一个物理发射天线，也可以是多个物理发射天线的合并。
MIMO技术
TDD的特有技术， 利用互易性得到信 道信息，准确的波 束赋型
LTE系统中的 复用 MIMO Precoding 方案 基于码本和公共导频
主要用于中低速的业务信道
分集 SFBC
基于空时编码
用于控制信道和高速业务信道
MIMO技术的分类
从MIMO的效果分类：
空间分集（Spatial Diversity）
观点：MIMO只能用于室内？MIMO只能用于微小区？ 对传统网规的挑战：选址的原则可能改变。
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空间复用技术分类
解决空间复用适用性，灵活实现空间复用和空间分集/波束赋形的切换和整 合，需采用闭环自适应MIMO方法：
开环（Open-Loop）空间复用
不管信道条件，采用固定的复用流数。
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波束赋形天线
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防务技术中的波束赋形
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波束赋形的分类
波束赋形包括：
动态波束赋形（俗称智能天线） 固定波束赋形（又称高阶扇区化）
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波束赋形算法
和预编码技术相似，波束赋形系统的波束也是通过预编码方法生成的，但 和码本预编码MIMO不同，动态波束赋形的权值仅仅需要匹配信道的慢变 化，比如来波方向（Direction Of Arrival，DOA）和平均路损。因此生成 的是实际波束，而预编码技术生成的是虚拟的波束。 在TDD系统中，可以不依赖终端来反馈所需信息，来波方向和路损信息可 以在基站侧通过测量上行接收信号获得，比FDD系统更有利于波束赋形的 使用。
预编码配对
虚拟发射分集 虚拟天线选择
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LTE系统对MIMO技术的使用
映射关系（Mapping）：
天线端口（Antenna Port） 层（Layer） 码字（Code Word） 4种技术
《信息论与编码全部》课件
信息论与编码全部PPT课件
汇报人：PPT
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 信息度量与熵
02 信息论与编码的基 本概念
04 信源编码
05 信道编码
06 加密与解密技术
07 信息安全与认证技 术
添加章节标题
信息论与编码的基本概 念
信息论的发展历程
1948年，香农提出信 息论，奠定了信息论
提高安全性
优点：安全性 高，速度快，
易于实现
应用：广泛应 用于电子商务、 网络通信等领
域
发展趋势：随 着技术的发展， 混合加密技术 将更加成熟和
完善
信息安全与认证技术
数字签名技术
数字签名：一种用于验证信息来源和完整性的技术 数字签名算法：RSA、DSA、ECDSA等 数字证书：用于存储数字签名和公钥的文件 数字签名的应用：电子邮件、电子商务、网络银行等
汇报人：PPT
熵越小，表示信息量越小，不确 定性越小
熵是概率分布的函数，与概率分 布有关
信源编码
定义：无损信源编码是指在编码过 程中不丢失任何信息，保持原始信 息的完整性。
无损信源编码
应用：无损信源编码广泛应用于音 频、视频、图像等媒体数据的压缩 和传输。
添加标题
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特点：无损信源编码可以保证解码 后的信息与原始信息完全一致，但 编码和解码过程通常比较复杂。
古典密码学：公元前400年，古希腊人使用替换密码 近代密码学：19世纪，维吉尼亚密码和Playfair密码出现 现代密码学：20世纪，公钥密码体制和数字签名技术出现 当代密码学：21世纪，量子密码学和后量子密码学成为研究热点
Massive-MIMOPPT课件
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关键技术
导频污染 信道估计 预编码技术 信号检测
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导频污染
理想情况下，TDD系统中上下行各个导频符号之间都是相互正交的，这样对于接收 端接收到的相邻小区的干扰信号都可以利用正交性在解码时消除，然而在实际Massive MIMO系统中，相互正交的导频序列数目取决于信道延迟扩展及信道相干时间，并不能 完全满足天线及用户数量增加带来的导频序列数目需求。用户数量的增加使相邻小区间 不同用户采用非正交的（相同的）导频训练序列，从而导致基站端对信道估计的结果并 非本地用户和基站间的信道， 而是被其他小区用户发送的训练序列所污染的估计，进 而使得基站接收到的上行导频信息被严重污染。
在Massive MIMO系统中，系统所需的反馈信息量随着天线数目的增加成正比例增 长，由此引发的系统反馈幵销增加以及反馈信息的准确性及时性降低已经成为FDD双工 模式发展的瓶颈。因此，针对Massive M1MO系统FDD模式，最关键的问题，在于降 低数据传输中反馈占用的资源量。
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TDD中CSI的获取
在现有的移动通信系统中，主要存在时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两种双工模 式。
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FDD中CSI的获取
当系统采用FDD模式时，上下行所需要的CSI是不同的。基站侧进行的上行信道估 计需要所有用户发送不同的导频序列，此时上行导频传输需要的资源与天线的数目无关。 然而，下行信道获取CSI时，需要采用两阶段的传输过程:第一阶段，基站先向所有用户 传输导频符号，第二阶段，用户向基站反馈估计到的全部或者部分的CSI，此时传输下 行导频符号所需要的资源与基站侧天线数目成正比。当采用Massive MIMO系统，基站 侧天线数目增加大大增加了 CSI获取时占用的资源量。
TD和FD的波束赋形
1、对于TDD系统，可以方便地利用信道的互易性，通过上行信号估计信道传播向量或DoA （Direction-of-Arrival）并用其计算波束赋形向量。
对于FDD系统，也可以通过上行信号估计DoA等长期统计信息并进行下行赋形。
2、波束赋形通过预编码实现。
习惯上，一般把TDD系统下，基于信道互易性获得下行信道矩阵，计算得到预编码矩阵，进行与编码，称为波束赋形。
FDD系统，基于UE的码本反馈方式获得预编码矩阵，进行预编码。
3、所谓的预编码或是波束赋形，从来没有过严格的定义和界限两者都是通过天线阵列的加权处理，产生具有特定空域分布特性的信号的过程。
从这一意义讲，两者是没有实质差别的当然，之所以有很多人咬文嚼字地纠结于两者的差别，也是有一定的历史原因的：·波束赋形源自阵列信号处理这一学术方向，比预编码概念的提出大概要早数十年。
在经典的阵列信号处理或早期的波束赋形方案中，出于避免相位模糊的考虑，一般都采用阵子间距不超过0.5 lambda的阵列；这些早期波束赋形方案的目标基本都是瞄准期望方向，同时对若干干扰方向形成零限（用于电子对抗或军事通信）；它们考虑的主要是LOS或接近LOS的场景；在民用移动通信领域，从实现波束赋形的便利性角度考虑，TDD系统有着较为天然的互易性优势，因此早期普遍认为波束属于一项TDD专属技术。
尤其是TD-SCDMA中率先大范围使用了波束赋形，更是留下了波束赋形=TDD技术的口实·相对而言，预编码这一称谓的资历就浅的多了，这是十几年前MIMO兴起之后的概念（实质也不是什么新东西）。
由于在低相关、高空间自由度场景中，MIMO 信道容量的优势才能得以体现，因此针对MIMO中的预编码的研究（尤其是早期）更多地偏重于大间距天线以及NLOS的情况。
当然，这也是由于小间距+LOS这一场景在阵列信号处理领域已经被掘地三尺，从做文章的角度考虑，缺乏新意（这一点也从侧面印证了预编码和波束赋形之间的联系）。
简述波束赋形管理的四个步骤
简述波束赋形管理的四个步骤波束赋形管理是一种无线通信技术，通过调整天线的辐射模式和波束方向，以提高信号传输的效率和可靠性。
该技术被广泛应用于无线通信系统中，如5G网络。
下面将介绍波束赋形管理的四个步骤。
1. 信道估计与反馈在波束赋形管理中，首先需要对信道进行估计。
信道估计是通过获取接收信号的相关信息来推断信道特性，如信道增益、相位等。
通过对信道进行估计，可以为后续的波束赋形过程提供准确的参数。
信道估计完成后，需要将估计的信道参数反馈给发送端。
这一步骤是为了让发送端了解信道的情况，以便在传输过程中进行相应的波束赋形操作。
反馈的方式可以是显式反馈或隐式反馈，根据具体情况选择合适的反馈方式。
2. 波束选择与权重计算在波束赋形管理中，波束选择和权重计算是非常重要的步骤。
波束选择是指在多个天线元素中选择合适的波束方向，以最大化接收信号的强度。
权重计算是为了调整每个天线元素的发射功率，以实现波束的形成。
波束选择和权重计算的关键是要考虑到信道特性和系统限制。
例如，如果信道存在多径效应，就需要采用自适应算法来选择合适的波束方向和权重。
另外，还需要考虑到天线元素之间的干扰问题，以避免波束间的相互干扰。
3. 波束形成与跟踪波束形成是指根据波束选择和权重计算的结果，调整天线的辐射模式，使得发射信号集中在特定的方向上。
通过波束形成，可以提高信号的传输效率和可靠性，减少信号的传播损耗。
波束跟踪是为了跟踪移动通信环境中的波束方向和权重的变化。
由于移动通信环境中的信道特性会不断变化，因此需要及时调整波束的方向和权重，以适应不同的信道条件。
波束跟踪可以通过周期性的反馈和更新来实现。
4. 混合波束赋形混合波束赋形是指在多个天线元素上同时形成多个波束。
与传统的波束赋形相比，混合波束赋形可以更好地适应复杂的无线信道环境，提供更高的信号传输速率和容量。
混合波束赋形的关键是要合理选择和组合不同的波束。
通过分析信道特性和系统需求，可以确定最佳的波束组合方式。
5G(NR)与波束赋形(Beamforming)
5G(NR)与波束赋形(BeamfOrming)#5G#波束斌形波束赋形技术在4G(1TE)网络中已被广泛应用,其主要用于提高网络小区性能。
波束斌形对于5G(NR)蜂窝通信中更加重要,它可以帮助在更高频率范围(如厘米波和毫米波中)部署5G网络;因为在这些频率范围内要实现完整的小区覆盖，必须补偿高频信号的高路径损耗。
5G(NR)网络中动态波束控制也非常重要;终端设备(UE)由于移动,其他物体(如汽车甚至人体)都会阻挡无线电波的传播影响信号传输。
下面这些例子都会影响无线通信：•固定无线接入场景中,家庭客户端设备(CPE)连接到室外5G基站(BS)。
在这种场景下波束扫描可确定使用的最佳波束。
•道路上行驶的车辆连接网络时,波束(BF)也需要动态变换(或切换)。
波束赋形对波束赋形(Beamforming)支持是5G(NR)无线网络一项基本能力,这将影响物理层和更高层资源分配和使用；这是由于无线网络基于两个基本物理资源:同步(SS/PBCH)块和信道状态信息参考信号(CSI-RS)O波束赋形(BF)基本原理是在天线阵列中使用大量天线(振子)；每个天线都可以通过移相器和衰减器进行控制；天线(振子)长度通常是无线信号波长的一半，通过调整每个天线相位以控制波束发射方向。
优化后在上行(U1)中发送相同的方向上发送(下行)波束，这意味着天线及其控制逻辑必须能够测量信号的“到达角”。
如果信号来自天线前方某一方向,则所有元件将同时接收到信号的相位前沿。
如果角度为45度,天线将接收到信号的相位前随时间扩展。
通过测量到达相位前沿与天线之间的时间延迟,可以计算到达角。
为在同一方向发送信号，发送信号相位前沿应该以相同的时间扩展发送。
相移可以在数字域或模拟域中完成。
Λ∕2antennaAttenuatorPhaseshifter二一和老朗一起宇5G5G(NR)网络中波束赋形(BF)不仅在水平方向，而且在垂直方向上能够引导波束,这也被称为3DMIMO o为了能够做到这一点天线需要放在一个正方形中,既均匀方阵(UIIifOrmSquareA1Tay-USA)中。