发送预编码与波束赋型
作者:爱吃丸子的飞飞乖
时间:2019.1.5
欢迎转载,转载请注明出处
1) 发送预编码
在阅读 MIMO 文章中经常会看到传输预编码矩阵(Transmission Precoding Matrix,TPM),
传输预编码向量(Transmission Precoding Vector,TPV),传输预编码(Transmission Precoding),
基站处的波束赋型向量(beamforming vector at the BS),这些都指的是发送预编码。另一方
面,在网上、中文论文中、通信专业书籍中有波束赋型,波束成形,波束赋形,波束成型等
描述,这么多称呼叫人混淆,我认为都是一个意思,即 beamforming,其实质也可以理解为
发送预编码。在这里我引用杨学志老师的翻译名称——波束赋型,具体书(通信之道)中的讲
述如下:
我们从 SVD 分解讲起,信道矩阵的秩就是能够同时发送的数据的个数,每一个数据叫
作一个流(stream),也叫作一个层(layer),每个流可以单独进行编码调制。
为了控制流的个数,采用一个编码矩阵
对流数据进行编码,MIMO 方程变为
1 1 1n n m m r r n
r H C s n
(1)
如果信道矩阵的秩是
,那么可以同时发送
个信息数据,所以,信息数据
的维数是
。这个数据被编码矩阵
进行编码,
的维度是
;编码后得到
跟发射天线上的
发射数据。
的理想选择是信道矩阵
经过
(奇异值分解,
H
n m n n n m m m
H U V
)后
矩阵当中最大的前
个奇异值对应的列组成的矩阵,从这个角度来看,预编码最原始的
目的是 1、为了使发射数据与天线数目相匹配;2、降低接收机解码的难度(因为酉矩阵具有
正交性)。接下来,会以发送端为均匀线性阵列(uniform linear array)为例,具体说明这个最原
本的预编码矩阵
。
2) 发送预编码与波束赋型(利用 UPA 天线发射举例)