波束赋形和码本
1084-5G为什么需要Massive MIMO
5G为什么需要Massive MIMO对更好的移动宽带体验的需求的持续增长推动了无线通信技术的发展。
5G作为新一代无线网络的设想是实现显著更快的数据速度、超低时延和数十亿连接设备的目标。
5G使用场景涵盖了一系列情况，包括广域覆盖和热点，每种情况都有其不同的需求。
此外，还包括从低于6GHz到100GHz的新频谱，以应对数据量爆炸性增长的挑战。
MIMO和协调多点（CoMP：coordinated multi-point）传输技术在LTE/LTE-A中发挥着重要作用。
在5G NR时代，大规模MIMO对于满足市场和移动通信社会对数据速率和频谱效率的不断增长的要求，尤其是针对更广泛的频谱和各种场景，具有持续重要的意义。
此外，与LTE/LTE-A不同，当UE移动时，网络侧可以动态确定跟随UE的最优服务TRP集。
大规模MIMO和多TRP协调的结合正成为解决TRP协调问题和改善NR中用户体验的关键技术。
NR eMBB的典型部署场景包括室内热点、密集城市、农村、城区和高速。
对于不同的场景，还确定了数据速率、频谱效率和覆盖率方面的KPI。
使用大规模MIMO，性能提升和增强包括：●数据速率增强在NR的典型情况下（即密集的城市、城区），通常需要非常高的区域业务容量。
使用大量天线阵列实现大规模MIMO是一种能够通过SU MIMO和MU MIMO的方式提高容量的技术。
城区场景通常是丰富的分散环境，当在TRP和UE中部署大规模天线阵列时，SU MIMO的空域流数量可以增加。
因此，可以提高SU MIMO吞吐量性能（即峰值数据速率和峰值频谱效率）。
另一方面，由于密集场景中UE的密度非常高，因此增加MU MIMO维度有利于充分利用空间复用能力。
然而，当UE密集分布时，在空域中区分UE并增加MU配对用户的数量将是具有挑战性的。
大规模MIMO可以提高空域分辨率，因为较窄的波束为MU配对提供了更多的自由度。
●覆盖范围增强特别是当载波频率增加时，覆盖增强是非常需要的。
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。
多径效应
多径效应百科名片多径效应（multipatheffect）：电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。
在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段)，常有许多时延不同的传输路径。
各条传播路径会随时间变化，参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化，由此引起合成波场的随机变化，从而形成总的接收场的衰落。
因此，多径效应是衰落的重要成因。
多径效应对于数字通信、雷达最佳检测等都有着十分严重的影响。
目录简介电离层短波的多径效应多径效应描述影响抵抗措施应用多径效应引起的衰落编辑本段简介多径效应多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间，其接收信号的强度，将由各直射波和反射波叠加合成。
多径效应会引起信号衰落。
各条路径的电长度会随时间而变化，故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。
这些分量场的随机干涉，形成总的接收场的衰落。
各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。
因此，它们的干涉效果也因频率而异，这种特性称为频率选择性。
在宽带信号传输中，频率选择性可能表现明显，形成交调。
与此相应，由于不同路径有不同时延，同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开，而窄脉冲信号则前后重叠。
编辑本段电离层短波的多径效应多径效应传播的多径效应经常发生而且很严重。
它有两种形式的多径现象：一种是分离的多径，由不同跳数的射线、高角和低角射线等形成，其多径传播时延差较大；另一种是微分的多径，多由电离层不均匀体所引起，其多径传播时延差很小。
对流层电波传播信道中的多径效应问题也很突出。
多径产生于湍流团和对流层层结。
在视距电波传播中，地面反射也是多径的一种可能来源。
编辑本段多径效应描述多径时延特性可用时延谱或多径散布谱（即不同时延的信号分量平均功率构成的谱）来描述。
与时延谱等价的是频率相关函数。
实际上，人们只简单利用时延谱的某个特征量来表征。
例如，用最大时延与最小时延的差，表征时延谱的尖锐度和信道容许传输带宽。
4-NR CSI介绍
NR CSI介绍NR支持CSI隐式反馈和基于信道互易性的反馈。
隐式反馈把CQI/PMI/RI/CRI等信息量化进行反馈，而SU和MU对反馈精度的不同要求，NR中支持两类码本用于CSI反馈。
一类是普通精度的TypeI码本，另一类是高精度的TypeII码本。
基于互易性的CSI反馈根据反馈的条件可以分为基于完整信道互易性的反馈和基于部分信道互易性的反馈。
在NR系统中，CSI包括的测量信息有：CQI、PMI、CSI-RS资源指示（CRI）、SSB 资源指示（SSBRI）、层指示（LI）、RI以及L1-RSRP。
其中SSBRI、LI和L1-RSRP 是NR中新增的反馈量。
L1用于指示PMI中最强的列，用于PT-RS参考信号映射。
SSBRI和L1-RSRP用于波束管理，SSBRI指示波束索引，L1-RSRP指示波束强度。
NR中支持上报的参数组合：●CSI-RI-PMI-CQI：支持ClassA（非预编码）和ClassB（波束赋形）的CSI反馈。
●CRI-RI-i1：混合CSI反馈，i1指示两级码本中的第一级码本，可用于对CSI-RS波束赋形。
●CRI-RI-i1-CQI：基于半开环的CSI反馈。
CQI的计算假设PDSCH的传输使用了多个随机选择的预编码。
●CRI-RI-CQI：基于信道互易性的反馈，CQI的计算假设使用单位矩阵作为预编码。
●CRI-RSRP：基于CSI-RS的波束管理。
●SSBRI-RSRP：基于SSB的波束管理。
●CRI-RI-LI-PMI-CQI：CSI-RI-PMI-CQI的基础上，增加了LI的上报，用于辅助基站进行PT-RS的传输。
系统为每个UE配置Reporting Setting和Resource Setting，用于信道和干扰测量与上报，两者的组合方式灵活，反馈框架如下：CSI反馈设置（Reporting Setting）包括的参数有：Report Quantity、码本配置、CSI反馈的时域行为、PMI和CQI 的频域颗粒度以及测量约束配置。
二维波束赋形的matlab代码
漫谈二维波束赋形一、引言二维波束赋形，顾名思义，就是在二维空间内对波束进行形状调整和分配。
在通信领域，二维波束赋形被广泛应用于毫米波通信、5G网络和无线通信系统中，其优势在于提高信号覆盖范围和增强通信系统的容量，进而提高通信质量和性能。
二、二维波束赋形的基本原理二维波束赋形的核心在于利用阵列天线，通过调整每个天线元素的相位和振幅来形成所需的波束形状。
通过控制每个天线元素的信号相位和振幅，可以实现波束的指向和形状调整，从而实现对信号的聚焦和定向传输。
在实际应用中，通常采用波束赋形算法来对天线阵列进行控制，如常用的波束赋形算法有线性波束赋形、最小方差波束赋形和最大信噪比波束赋形等。
三、二维波束赋形的matlab代码实现在matlab中，实现二维波束赋形可以通过编程来实现。
以下是一个简单的示例代码，展示了如何使用matlab来进行二维波束赋形的仿真：```matlab% 定义天线阵列的参数antenna_num = 16; % 天线元素数量lambda = 1; % 波长d = lambda/2; % 天线间距% 生成二维波束赋形的控制信号azimuth_beam = 30; % 波束指向角度elevation_beam = 45;w = phased.ArrayPosition('ElementSpacing',[dd],'NumElements',antenna_num);beamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',w); pattern(beamformer,lambda/2,-180:180,-90:90,...'CoordinateSystem','rectangular','Type','powerdb');% 展示波束赋形的结果plotResponse(beamformer,lambda/2,[-90, 0; -90,10;...-90,45; 10,0;10,45; 45,0]);```以上代码中，首先定义了天线阵列的参数，包括天线元素数量、波长和天线间距等。
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
mmse 混合波束赋形
mmse 混合波束赋形摘要：一、引言二、MMSE 混合波束赋形的基本概念1.波束赋形技术2.混合波束赋形3.MMSE 算法三、MMSE 混合波束赋形在通信系统中的应用1.信号传输2.信道估计3.信号检测四、MMSE 混合波束赋形的优点与挑战1.优点a.提高信号传输质量b.增加通信系统容量c.提高频谱利用率2.挑战a.计算复杂度高b.非线性问题五、总结正文：一、引言随着无线通信技术的快速发展，人们对数据传输速率和质量的需求不断提高。
波束赋形技术作为一种有效的解决方案，已经在无线通信系统中得到了广泛应用。
混合波束赋形结合了多种波束赋形技术的优点，进一步提高了通信系统的性能。
其中，MMSE 混合波束赋形在通信系统中具有重要的应用价值。
二、MMSE 混合波束赋形的基本概念1.波束赋形技术波束赋形技术是一种空间信号处理技术，通过对信号的时空资源进行灵活分配，实现信号在不同方向上的传输特性。
波束赋形技术可以分为两大类：传统的波束赋形技术和混合波束赋形技术。
2.混合波束赋形混合波束赋形技术结合了多种波束赋形技术的优点，如空间分集、空时编码和空时分集等。
混合波束赋形技术能够有效地提高信号传输质量和通信系统容量。
3.MMSE 算法MMSE（最小均方误差）算法是一种常用的信号处理算法，用于估计信号和噪声的参数。
在MMSE 混合波束赋形中，通过对信号和噪声进行估计，可以得到最佳的波束赋形系数，从而提高信号传输质量。
三、MMSE 混合波束赋形在通信系统中的应用1.信号传输在无线通信系统中，信号传输是波束赋形技术的重要应用之一。
通过使用MMSE 混合波束赋形技术，可以有效地提高信号传输质量，从而提高通信系统的性能。
2.信道估计信道估计是无线通信系统中的关键环节。
MMSE 混合波束赋形技术可以用于估计信道参数，从而提高信道估计的准确性和通信系统的性能。
3.信号检测信号检测是无线通信系统中的另一个重要环节。
通过使用MMSE 混合波束赋形技术，可以有效地提高信号检测的准确性，从而提高通信系统的性能。
毫米波通信系统中利用随机逼近的波束赋形算法
Ｂｅ ｍ－ ｒ ｉ ｎ Ｍ ｉｌｍ ｅ ｅ － ａ ｅ Ｒａ ｏ Ｓ ｓｅ ｉ ａ Ｆｏ ｍ ｎｇ ｉ ｌｉ ｔ ｒ Ｗ ｖ ｄｉ ｙ ｔ ｍ ｖ ａ
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ＤＯＮＧ ， ＬＩ Ｋｅ Ａ０ ｅ ｎ Ｚ Ｕ ｈ ｈ ａ Ｘｕ ｗｅ 。 Ｈ Ｓ ｉｕ
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规 模较 大 时 ， 该算 法 可 以以相 对较低 的 复 杂度 获 得全 局 最优 解或 次优 解 ， 能有 效地 缓解 遮挡 对链 并 路 产 生 的严 重衰减 ， 高 系统 鲁棒性 ． 提 关键 词 ：毫米波 ； 通信 系统 ； 能 天线 ； 智 波束赋 形 ； 随机 逼 近 ； 自适应 中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ． 文献标 志码 ：Ａ Ｎ９ ９ ５ 文章编 号 ： ２ ３９ ７ ２ １ ）００ ７ —５ ０ ５ —８ Ｘ（ ０ １ １ —０ ２０
ｍａｅｔ ｈ ｂｅｔ ｅ ｆｎ ｔ ｎ ｆｒ ｅｃ ａ ｌ ｉ ａｑ ｉ ｄ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｎ ｉｙ ｃ ａ ｎ ｌｅｔ ｔｓ ｔ ｏ ｔ ｅｏ ｊｃｉ ｕ ｃｉ ｏ ａｈ ｓｍｐｅ ｓ ｃｕｒ ｓ ｈ ｏｓ ｈ ｎ ｅ ｓｉ ｅ． ｖ ｏ ｅ ｎ ｍａ
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LTE重要知识点总结
L T E重要知识点总结 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020LTE总结1.系统帧号（system frame number）SFN位长为10bit，也就是取值从0-1023循环。
在PBCH的MIB广播中只广播前8位，剩下的两位根据该帧在PBCH 40ms周期窗口的位置确定，第一个10ms帧为00，第二帧为01，第三帧为10，第四帧为11。
PBCH的40ms窗口手机可以通过盲检确定。
portcodeword 是经过信道编码和速率适配以后的数据码流。
在MIMO系统中，可以同时发送多个码流，所以可以有1，2甚至更多的codewords。
但是在现在LTE系统中，一个TTI最多只能同时接收与发送2个TB，所以最多2个codewords；layer和信道矩阵的“秩”（rank）是一一对应的，信道矩阵的秩是由收发天线数量的最小值决定的。
例如4发2收天线，那么layer/rank = 2；4发4收天线，layer/rank=4；codeword的数量和layer的数量可能不相等，所以需要一个layer mapper把codeword流转换到layer上（串并转换）；一根天线对应一个layer，经过layer mapper的数据再经过precoding矩阵对应到不同的antenna port发送。
3.层映射（layer mapping）和预编码（precoding）层映射（layer mapping）和预编码（precoding）共同组成了LTE的MIMO部分。
其中层映射是把码字（codeword）映射到层（layer），预编码是把数据由层映射到天线端口，所以预编码又可以看做是天线端口映射。
码字可以有1路也可以有两路，层可以有1，2，3，4层，天线端口可以有1个，2个和4个。
当层数是3的时候，映射到4个天线端口，不存在3个天线端口的情况。
MIMO技术教案
1.2MIMO技术MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。
LTE系统的下行MIMO技术支持2×2的基本天线配置。
下行MIMO技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。
与下行MIMO相同，LTE系统上行MIMO技术也包括空间分集和空间复用。
在LTE系统中，应用MIMO技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。
考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。
1.2.1空间分集空间分集分为发射分集、接收分集两种。
1.发射分集发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。
空间发射分集常用的技术包含空时发射分集（STTD）、时间切换发射分集（TSTD）、频率切换发送分集（FSTD）、空频发射分集和循环延迟分集（CDD）等。
LTE系统中，为了确保控制信道可靠传输，控制信道普遍采用发送分集方式传输。
（1）空时发射分集空时发射分集（STTD）主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，STBC的主要思想是在空间和时间两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和时间分集的效果，从而降低信道误码率，提高信道可靠性，如下图1-5所示。
空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。
天线1天线2图1-5 STTD发射分集编码方式（2）空频发射分集空频发射分集将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益。
SFBC（Space Frequency Block Code，空频块码）的主要思想是在空间和频率两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和频率分集的效果。
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波束赋形和码本
波束赋形和码本是无线通信中常用的两种技术，它们都是为了提高信道利用率和减少信道干扰而设计的。
波束赋形是通过对发射天线信号的相位和幅度进行控制，使信号在空间中聚焦成一个窄束，从而提高信道利用率。
在这种技术下，信号只会被传输到接收机所在的方向，从而减少了信道干扰和能量损失。
码本则是一组精心设计的编码方式，通过最小化码字之间的相似度和最大化码字间的距离来提高信道容量。
这种技术可以降低误码率，从而提高数据传输的成功率和整体信道容量。
波束赋形和码本的结合可以极大地提高无线通信的效率和性能。
通过选择合适的波束赋形和码本方案，可以实现更高的数据传输速率和更低的误码率，从而满足不同应用场景的需求。
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