理论教育 详解空分复用原理:提高效率的关键

详解空分复用原理:提高效率的关键

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了把空间复用原理理解透,我们再换个角度来描述。+xL[HWL]只要式中,向量HWi是无关向量组,那么就可以唯一确定xi了。而形式上发射端发射的数据流是携带在发射的各个向量上的,那么经过信道后,数据流仍然依附在各向量被信道作用后得到的向量上。知识扩展 上面讲MIMO空分复用流数时,L=[x1,…其中Ai的维数不一定相同,仅要求满足矩阵乘法,即Ai+1的行数等于Ai的列数。根据上面的讨论,显然所有Ai都列满秩不是充要条件。

详解空分复用原理:提高效率的关键

为了把空间复用原理理解透,我们再换个角度来描述。假设tL列预编码矩阵

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经过预编码后,发射端发射的向量为

WL=x1W1+x2W2+…+xLWL(16-6)

经过信道后接收到的向量是

HWL=x1[HW1]+x2[HW2]+…+xL[HWL](16-7)

只要式(16-7)中,向量HWi是无关向量组,那么就可以唯一确定xi了。图16-4示意了只发送x[ω1,…,ωt]T情况下的MIMO系统。

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图16-4 MIMO线性处理收发系统

那么,从发射端信号(式(16-6))到接收端信号(式(16-7))的转变,我们看到信道的效果就是把一个t维空间的一个向量(如xiWi)变换(映射)到r维空间的一个向量(如xiHWi);如果发射端是把几个向量叠加后发射出去,那么接收端就是相应向量分别被信道作用后得到的向量的叠加。而形式上发射端发射的数据流是携带在发射的各个向量(Wi)上的,那么经过信道后,数据流仍然依附在各向量被信道作用后得到的向量(HWi)上。因此,我们要从接收到的合成向量中唯一分解出来发射的数据流,那被信道作用后得到的向量必须无关。(www.daowen.com)

知识扩展 上面讲MIMO空分复用流数时,L=[x1,…,xL]T经过W预编码得到Y=WL=[y1,…,yt]T,然后发射出去,接收端收到Z=HY。会不会有人想:只要Y能被唯一解出来,而Y=WL,所以L就能被唯一解出来。所以,对于多重预编码

Z=HABCDWL

要想唯一解出L,应该要求每一重预编码都是唯一解的,对吗?例如Z=HYY必须唯一,而Y=AUU必须唯一。

事实上,多重预编码的每一重都能唯一解仅是最后一重能唯一解的充分条件,而非必要条件。最简单的例子就是MISO系统,利用预编码向量W发射x,接收端收到z=HWx。想通过Hy=z先解出y再解x是没有办法唯一得到y的。理论原因如下:Hy=z关于y可能有多个解,然而Wxx遍历所有可能值后,可能只会碰到y的多个解中的一个。所以,虽然单看y有多个解,但把Wx的可能取值情况联合起来看,满足HWx=zx仍然只有唯一一个。

有兴趣的朋友,也可以考虑一个相关的纯数学问题:线性方程组

A1A2AnX=Y

关于X有解时,有唯一解的充要条件是什么?其中Ai的维数不一定相同,仅要求满足矩阵乘法,即Ai+1的行数等于Ai的列数。根据上面的讨论,显然所有Ai都列满秩不是充要条件。

三言两语

这里我们没有讨论任何干扰和噪声,各个数据流xi在目前为止还是平等的地位,没有孰优孰劣。接下来我们加入干扰和噪声等,它们的地位会有一些微妙的变化,注意慢慢体会。

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