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多天线技术标准化关键技术研究

兵器装备工程学报 2022年第9期43卷 332-337,356页

作者：张影孟萨出拉赵豫京谷毅王雅丽朱思成张慧南京南瑞信息通信科技有限公司南京211106 中国电力科学研究院有限公司信息通信研究所北京100192 国网河南省电力公司信息通信公司郑州450052 国家电网有限公司北京100031

以4G-LTE、IoT-G230MHz、5G-NR三种无线网络为背景,提炼出3种网络的多天线标准化过程中涉及到的关键技术,并对4G-LTE中的空间复用、IoT-G230MHz中的发射分集、5G-NR中的全数字波束赋形和混合波束赋形进行仿真,仿真结果表明这些关键技术... 详细信息

以4G-LTE、IoT-G230MHz、5G-NR三种无线网络为背景,提炼出3种网络的多天线标准化过程中涉及到的关键技术,并对4G-LTE中的空间复用、IoT-G230MHz中的发射分集、5G-NR中的全数字波束赋形和混合波束赋形进行仿真,仿真结果表明这些关键技术对提升系统的传输可靠性及传输速率起到重要作用。

关键词：多天线技术 4G-LTE IoT-G 230MHz 5G-NR 波束赋形信道建模

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LTE系统中的多天线技术

电信科学 2009年第10期25卷 67-71页

作者：吴群英新邮通信设备有限公司北京100035

多天线技术,特别是空分复用技术,在HSPA+和LTE系统中得到了广泛的应用。本文首先分析了LTE系统中采用的各种多天线技术的原理,然后结合几种多天线技术的性能仿真,给出了每种多天线技术的应用场景建议。

关键词： LTE 多天线技术发送分集空分复用波束赋形

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面向铁路5G专网的多天线技术适用性研究

面向铁路5G专网的多天线技术适用性研究

作者：杨泽轩北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国铁路业务在信息化、数字化和智能化方面的深入融合,铁路专用通信系统对传输容量、传输带宽、传输速度以及时延等性能的要求越来越高。基于第二代移动通信技术的铁路数字移动通信系统(Global System for Mobile Communications-R... 详细信息

随着我国铁路业务在信息化、数字化和智能化方面的深入融合,铁路专用通信系统对传输容量、传输带宽、传输速度以及时延等性能的要求越来越高。基于第二代移动通信技术的铁路数字移动通信系统(Global System for Mobile Communications-Railway,GSM-R)已无法满足现代新兴铁路业务的性能需求。我国将基于第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)的铁路5G专用移动通信系统(5G-Railway,5G-R)作为下一代铁路专用移动通信系统的演进方向。其中多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术通过在收发两端使用多根天线进行传输,对信号空间维度的无线资源进行了挖掘利用,可大大提升数据传输速率和可靠性,成为5G物理层的关键技术之一。本文在系统性重大项目“基于2100MHz频率的铁路5G专网技术体系及关键技术研究”的需求背景下,针对多天线技术在铁路5G专网2100MHz频段下的适用性展开了技术研究。主要研究工作包括如下4部分:1.研究了NR多天线相关的信道状态信息参考信号(Channel State Information Reference Signal,CSI-RS)和解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DMRS)的设计原理、映射方式和时频特性。结合仿真平台对两类参考信号的性能进行了仿真。结果表明在铁路室外场景下配置Type 2类型的DM-RS可以在不损失信道估计性能的同时降低参考信号开销;列车静止或低速运行场景可配置单组DM-RS以降低导频开销,高速运行场景可根据系统需要结合仿真结果动态调整附加DM-RS;基于码本的预编码场景中,使用CSI-RS信道估计结果计算的PMI在传输误符号率性能方面接近于使用理想信道估计结果。2.研究了NR中基于预编码资源块组(Precoding Resource Block Group,PRG)的频率选择性预编码特性。使用仿真平台对比了不同PRG尺寸下基于码本的预编码性能,结果表明理想条件下,相比宽带预编码方式,基于PRG尺寸为2个资源块(Resource Block,RB)或4RB的预编码可以有效提升系统性能。3.重点研究了基于PRG的频率选择性预编码场景中等效信道的信道估计方法。针对实际系统中传统信道估计方法在上述场景中信道估计误差较大的问题,提出了一种基于Karhunen-Loeve变换(Karhunen-Loeve Transform,KLT)的信道估计方法,利用各PRG间等效信道的相关性对KLT变换矩阵进行估计,提升了各PRG使用不同预编码矩阵时的等效信道估计性能,在获得频率选择性预编码增益的同时保证了信道估计的性能。4.结合第三代合作伙伴计划对5G新空口(New Radio,NR)定义的相关标准,搭建针对多天线技术的链路仿真平台。重点对参考信号配置、基于NR码本的预编码、终端预编码矩阵指示(Precoding Matrix Indicator,PMI)计算及信道估计等模块进行了设计,用于对多天线参考信号和MIMO预编码技术在铁路5G专网应用场景下的性能表现进行仿真验证。

关键词：铁路5G专网多天线技术参考信号 MIMO预编码信道估计

IEEE 802.16m系统中的链路自适应传输及多天线技术研究

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IEEE 802.16m系统中的链路自适应传输及多天线技术研究

作者：王晓周北京邮电大学

学位级别：硕士

无线通信技术经历近三十年日新月异的发展,深刻的改变了人们的生活和工作方式。目前3G网络覆盖日趋完善,但随着用户业务对传输速率需求不断提高,4G已成为未来发展的必然趋势。IEEE802.16m作为WiMAX的演进版本,与LTE的演进版LTE-Advance... 详细信息

无线通信技术经历近三十年日新月异的发展,深刻的改变了人们的生活和工作方式。目前3G网络覆盖日趋完善,但随着用户业务对传输速率需求不断提高,4G已成为未来发展的必然趋势。IEEE802.16m作为WiMAX的演进版本,与LTE的演进版LTE-Advanced并驾齐驱成为4G的两大主流标准。为了获取更高的传输速率,更小的错误率,更低的时延和更好的服务质量,下一代无线通信中的多天线技术和链路自适应传输技术已经成为目前研究和评估的热点,论文中以IEEE 802.16m系统为基础,对这两类关键技术进行了重点介绍和研究。多天线技术部分,从16m系统特有的TCBP方案中得到启发,将基于两天线码本的预编码与GOB自适应波束赋形相结合,提出一种DOA与CBP的联合波束成形技术,在基站侧使用8根正负45度双极化天线,虚拟为两个天线端口进行分组双流波束成形,并提出了对现有广播权方案的6种改进方案。仿真结果表明,与基于SRS的EBB相比,能更好的实现性能、开销及复杂度的折中,且采用全新的广播权值发送方案后,可实现更好的控制信道覆盖。链路自适应传输部分,本文在研究现有自适应算法的基础上充分利用了终端HARQ的ACK和NACK反馈信息,实现对空间流自适应的闭环控制,提出一种AARAA方案,在RI预测时增加了有效吞吐量映射,从而有效控制系统传输中首次误传概率,仿真结果表明该方案在多种信道场景下均优于现有流自适应方案。

关键词： ieee 802.16In 多天线技术链路自适应传输波束赋形

TD-LTE下行多天线技术研究及DSP实现

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TD-LTE下行多天线技术研究及DSP实现

作者：向荣龙电子科技大学

学位级别：硕士

LTE作为3G技术的演进,以正交频分复用（Orthgonal Frequence Division Multiplexing,OFDM）和多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术为核心,在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率,较好地改善了小区边缘用户的性能,提高小区容量和降低系统延迟。当前,全球移动通信产业界对被认为是能够促进移动通信产业持续发展的重要手段的“准4G”LTE技术寄予了厚望,它也是3GPP近几年启动的最大研发项目之一。首先,本文介绍了LTE系统下行物理层的相关概念, TDD与FDD系统的数据帧结构,并对下行物理资源以及下行物理共享信道信号处理流程作了简要介绍,为后续章节研究TD-LTE下行系统的多天线技术奠定了理论基础。接着,本文对TD-LTE下行多天线技术做了深入研究,介绍了TD-LTE系统中的各种多天线技术的实现原理以及系统容量。TD-LTE系统支持的多天线技术包括空间复用、传输分集以及波束成形技术。多天线技术为系统提供了空间分集增益与空间复用增益,因此在不增加发射机额外功率的情况下通信系统的信道容量也可以显著地提高。多用户MIMO（Multiple -User MIMO ,MU-MIMO）技术使得多个UE可以共享相同的信道资源而不产生相互干扰,从而使得信道容量最大化。本文第三部分介绍了空分复用模式下各种MIMO检测算法原理,并通过Matlab搭建TD-LTE下行物理共享信道系统模型,对各种MIMO检测算法的性能进行了测试。在进行了算法优化之后,通过MSC8156多核DSP实现TD-LTE下行物理共享信道多天线信号发送和与多天线信号检测。最后,本文分析了MSC8156 DSP系统运行情况并对DSP实现的多天线处理算法进行了系统测试,测试结果表明本系统设计的DSP程序能够满足TD-LTE下行物理共享信道的要求。

关键词： TD-LTE 多天线技术空分复用 MIMO检测

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5G多天线技术链路级仿真研究

5G多天线技术链路级仿真研究

作者：李瑛北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动通信数据业务爆炸式增长,传统第四代移动通信系统(4G)已无法满足移动互联网和物联网业务和应用需求,国内外全面启动第五代移动通信系统(5G)研发。5G在频谱效率、峰值速率等八个方面都提出了更高的性能需求,为此,业界提出了大规... 详细信息

随着移动通信数据业务爆炸式增长,传统第四代移动通信系统(4G)已无法满足移动互联网和物联网业务和应用需求,国内外全面启动第五代移动通信系统(5G)研发。5G在频谱效率、峰值速率等八个方面都提出了更高的性能需求,为此,业界提出了大规模多天线、高频通信、新型多址接入等先进技术。其中,大规模多天线技术通过增加天线数目、改变天线阵列,可有效提升数据传输速率和链路可靠性。随着天线数的增多,无线信号处理方案将会发生改变,相应的性能需要进一步分析评估。本文主要对5G多天线技术的链路级信号传输方案展开研究,给出相应的性能分析和评估结果,主要研究工作和创新包括:1.结合第三代合作伙伴计划(3GPP)相关标准和提案,搭建了5G物理层多天线技术链路级仿真平台,主要包括信道编译码、调制解调、资源映射、信道建模、信道估计等功能模块,目标是对TDL-A无线信道环境下物理下行共享信道(PDSCH)、物理下行控制信道(PDCCH)和物理上行共享信道(PUSCH)的传输性能进行仿真评估。2.进行了 5G下行链路解调参考信号(DMRS)仿真评估研究。分别设计了 PDSCH、PDCCH在多天线配置下DMRS的多种图样方案,通过链路级仿真平台评估了这些方案的性能,给出了在特定参数下的下行链路DMRS适用图样。3.进行了 5G上行链路级传输分集仿真评估研究。设计了 PUSCH在多天线配置下的三种传输分集方案,通过链路级仿真平台评估了这三种方案的性能,给出了在特定参数下的上行数据链路传输分集适用方案。本论文为5G系统多天线配置下PDSCH、PDCCH的DMRS复用方式和图样设计,以及PUSCH的传输分集方案设计提供了理论参考依据,也为相关的标准化制定提供了支撑。

关键词： 5G 多天线技术参考信号传输分集

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LTE多天线技术研究

LTE多天线技术研究

作者：孙振年北京邮电大学

学位级别：硕士

3GPP LTE(Long Term Evolution)是3G标准的演进,是在“移动通信宽带化”趋势下,为了对抗WiMAX等移动宽带通信技术的市场挑战,在十几年B3G研究的技术储备基础上研发出的“准4G”技术。提高通信系统的数据率和频带利用率是LTE主要解决的... 详细信息

3GPP LTE(Long Term Evolution)是3G标准的演进,是在“移动通信宽带化”趋势下,为了对抗WiMAX等移动宽带通信技术的市场挑战,在十几年B3G研究的技术储备基础上研发出的“准4G”技术。提高通信系统的数据率和频带利用率是LTE主要解决的问题。MIMO(Multiple Input Multiple Output,多输入多输出)无线通信技术因其能够在不增加带宽的情况下有效地利用多径衰落,巨大地提高系统容量和频带利用率,提高链路可靠性,而成为LTE中的关键技术。本文首先介绍了LTE的物理层技术,主要包括多址方式、帧结构、下行物理信道以及物理层过程。然后重点研究了多天线技术,介绍了多天线系统的概念并且分析了在一些特地条件下多天线系统的容量,论文比较着重的研究了LTE中的多天线技术,包括发送分集、空间复用以及波束赋形。我们采用系统级仿真的方法来研究LTE中各种多天线传输方式在特定条件下的性能,因此在第四章将介绍系统级仿真的概念、流程以及研究一些关键技术及算法的建模实现。最后给出了仿真结果和讨论,本文将主要比较分析三种方案,第一种方案是分析比较不同的多天线方式之间的区别,主要仿真分析了ITUMi场景下预编码与波束赋形以及普通接受分集之间的性能差异;第二种方案是比较不同的场景下多天线技术的区别,主要仿真分析了ITU规定的三种不同用户移动速度的场景;第三种方案是比较不同发送天线和接收天线对多天线系统的影响。

关键词： LTE 多天线技术系统级仿真频谱效率边缘频谱效率