MIMO - 空时编码调制课件.ppt

MIMO 技术李颖西安电子科技大学 Outlines MIMO技术概述 MIMO信道模型 MIMO信道容量 空时码的设计准则 以分集增益为目标的秩距离准则 、迹距离准则 以分集增益和复用增益最佳折中的设计准则 典型的空时编码调制技术 STBC STTC 空频码及空时频码 Turbo空时结构 BLAST及低复杂度的MIMO检测算法 MIMO技术与空时编码概念的提出 70年代，传输分集(Transmitter Diversity)技术 1995年，MIMO信道容量(Bell Lab.) 1996年，BLAST空时结构 1998年，Tarokh等系统地研究了空时码的设计思想及设计方法，提出了STTC和OSTBC两种空时编码方法 2003 年，Zheng和Tse提出了分集增益和复用增益的最佳折中问题，开辟了一个新的思路 2005年，GoldSmith研究了MIMO广播信道的容量问题，由此引出了MIMO预编码技术及Dirty Paper Coding Outlines 概述 MIMO信道模型 MIMO信道容量 空时码的设计准则 以分集增益为目标的秩距离准则、迹距离准则 以分集增益和复用增益最佳折中的设计准则 典型的空时编码调制技术 BLAST STBC STTC 空频码及空时频码 Turbo空时结构 低复杂度的MIMO检测算法 MIMO信道模型 MIMO信道 7.1确定性MIMO信道的容量 7.1.1确定性MIMO信道的容量 确定性MIMO信道的容量 确定性MIMO信道的容量 7.1.2Rank and Condition Number Example 1: SIMO, Line-of-sight Example 1: SIMO, Line-of-sight Example 2: MISO, Line-of-Sight Example 2: MISO, Line-of-Sight Example 3: MIMO, Line-of-Sight Example 3: MIMO, Line-of-Sight 7.2 MIMO信道的物理建模 Example 4: MIMO, Tx Antennas Apart Example 5: Two-Path MIMO Example 5: Two-Path MIMO Rank and Conditioning Question: Does spatial multiplexing gain increase without bound as the number of multipaths increase? The rank of H increases but looking at the rank by itself is not enough. The condition number matters. As the angular separation of the paths decreases, the condition number gets worse. Back to Example 4 Beamforming Pattern Varying Antenna Separation 确定性MIMO信道小结(1) 确定性MIMO信道容量由信道矩阵H的两个参数决定 信道矩阵H的秩 信道矩阵H的条件数，即H的最大奇异值与最小奇异值的比值 地理位置上间隔发射天线 两个入射角不同，信道矩阵H的秩为2 两个入射角余弦差值远小于1/Lr时，信道矩阵H的两个奇异值差别较大，H为病态矩阵 两个入射角余弦差值与1/Lr相当时，信道矩阵H的两个奇异值相当，H为良态矩阵 确定性MIMO信道小结(2) 接收波束成形方向图 如果信号从方向 到达接收端，则最佳接收机会将接收信号投影到矢量 ，来自其他任一方向 上的信号衰减因子为 在周围以及满足如下条件的任意角度都存在主辦 主瓣的方向余弦宽度为2/Lr，也称之为波束宽度。阵列长度Lr越大，波束就越窄，角度分辨力也越高。 天线阵列长度Lr与无线信道带宽W的作用存在相似性：1/W度量时间域中信号的分辨力，即接收机不能区分以远小于1/W的时间间隔达到的多径信号；1/Lr度量了角域中信号的分辨力，即接收机不能区分以远小于1/Lr的角度间隔到达的多径信号。 7.3 MIMO 衰落信道的建模 Recall how we modeled multipath channels in Chapter 2. Start with a deterministic continuous-time model. Sample to get a discrete-time tap dela