《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡 > 設計應用 > TD-LTE系統(tǒng)中基于碼本的快速波束賦形算法
TD-LTE系統(tǒng)中基于碼本的快速波束賦形算法
來源:電子技術應用2014年第4期
曾召華, 邵 健
(西安科技大學 通信與信息工程學院, 陜西 西安 7100540)
摘要: 為解決時分雙工長期演進(TD-LTE)系統(tǒng)中下行單流波束賦形算法計算復雜度高的問題,在基于有效功率最大化準則和信道平均思想的基礎上,提出了一種基于碼本的波束賦形算法。該算法通過構建下行波束賦形權值碼本,并根據(jù)信道估計信息對預設碼進行搜索,從而實現(xiàn)快速單流波束賦形。仿真結果表明,該算法使單流波束賦形的復雜度大大降低,并且誤塊率性能較最優(yōu)的奇異值分解算法損失不大。
中圖分類號: TN929.5
文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2014)04-0113-03
Codebook selected beamforming algorithm for TD-LTE systems
Zeng Zhaohua, Shao Jian
Department of Communication and Information Engineering, Xi′an University of Science and Technology, Xi′an 710054, China
Abstract: To solve the problems of high computational complexity in single-stream beamforming algorithm for time division duplex (TDD) long term evolution (LTE),a new beamforming algorithm based on codebook is presented by using the idea of channel average and maximizes effective power of transmitted signals.The algorithm makes single-stream beamforming more efficient by constructing a weights codebook and searching it according to the channel estimation information. Simulations show that the algorithm reduces the computational complexity of single-stream beamforming enormously and performance loss is very small.
Key words : TD-LTE;Beamforming;SVD;Codebook;BLER

    TD-LTE作為我國自主提出的3G系統(tǒng)(TD-SCDMA)標準的演進技術,具有以下特征:(1)提高了通信速率和頻譜效率;(2)QoS(Quality of Service)保證,擴展業(yè)務的提供能力,以更低的成本、更佳的用戶體驗提供更多的業(yè)務;(3)系統(tǒng)帶寬配置更靈活;(4)明確提出系統(tǒng)在支持高速移動的基礎上,需要考慮為低速用戶提供優(yōu)化條件,同時改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐量[1]。
   多天線技術作為LTE系統(tǒng)關鍵技術之一,能夠給系統(tǒng)帶來有效的分集增益和陣列增益[2-3]。波束賦形是一種基于天線陣列的信號預處理技術,其工作原理是利用空間信道的強相關性及波的干涉原理產生具有一定方向性的輻射圖,使輻射方向圖的主瓣自適應地指向用戶,從而提高信噪比,獲得明顯的陣列增益。波束賦形的目的是擴大信號覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量及抑制干擾。目前,3GPPR10版本協(xié)議定義了9種發(fā)射模式,其中模式7、8和9是波束賦形[4-5]。
   TDD系統(tǒng)具有上下行信道互異性,參考文獻[6-8]研究了基于上行參數(shù)的波束賦形方法,通過對用戶空間相關矩陣進行特征分解, 以找到最大特征值對應的特征向量作為權矢量,從而實現(xiàn)波束賦形。但該類算法運算中涉及復雜的矩陣分解求逆等運算。參考文獻[9]研究了基于對角加載奇異值分解波束形成算法,在一定程度上降低了波束賦形復雜度,但其計算量仍然較大。由于無線信道環(huán)境往往變化迅速,因此實現(xiàn)系統(tǒng)下行波束賦形不僅要考慮賦形效果,而且還要考慮賦形的處理速度。怎樣有效高效地產生波束賦形權值來匹配信道的變化,從而提高系統(tǒng)的吞吐量,成為衡量波束賦形算法的唯一標準。
1 系統(tǒng)模型
   端口5是LTE協(xié)議中定義用來支持單流波束賦形,單個端口的數(shù)據(jù)可以加權映射到多個物理天線上傳輸[9]。基站發(fā)送端從上行探測導頻(Sounding)估計出信道信息,然后根據(jù)用戶信道信息計算出對應的波束賦形權值矩陣。基站在發(fā)射端對數(shù)據(jù)先加權再發(fā)送,形成窄的發(fā)射波束,將能量對準目標用戶,TD-LTE系統(tǒng)8天線波束賦形處理流程如圖1所示。

3.2 TD-LTE 8天線碼本搜索方法
     對波束賦形權值碼本進行搜索, 當權值顆粒度m=1 RB,為了簡化搜索空間,本文采用在i、j、k的3×16個碼本中搜索:

 


4.2 仿真結果及分析
    在仿真過程中,各種PMI碼本組成如下:PMI32(極化內8個值,極化間4個值),PMI64(極化內16個值,極化間4個值),PMI128(極化內32個值,極化間4個 值),PMI256(極化內16個值,極化間16個值),PMI512(極化內32個值,極化間16個值)PMI1024(極化內256個值,極化間4個值)PMI4096(極化內256個值,極化間16個值)。由于PMI量化后的碼本是恒模的,因此,SVD分解得到權值也采用恒模計算,仿真選取MCS5和MCS16兩種條件并進行了對比,如圖2、圖3所示。

    仿真結果分析:兩圖給出了基于SVD分解算法和基于碼本搜索算法的性能對比曲線。傳統(tǒng)基于SVD分解的算法能夠較好地匹配用戶信道,因此其性能最優(yōu)。從圖中可以看到PMI的量化誤差在0.5~1 dB左右,相對于SVD算法,基于碼本搜索的算法性能增益有所損失,但損失不大,能夠保證波束賦形效果。而且,基于碼本搜索的算法在復雜度上有一定優(yōu)勢。另外,隨著碼本數(shù)的增加,基于碼本搜索的算法性能呈增長趨勢。
    本文基于預編碼思想,提出了一種基于碼本的波束賦形方法。通過設計一種適用于TD-LTE系統(tǒng)的8天線波束賦形權值碼本,并對碼本進行搜索,在波束賦形過程中無需復雜的矩陣分解運算,大大減少單流波束賦形的計算量,更易于軟硬件實現(xiàn)。再者,基于碼本的波速賦形能夠減小LTE子系統(tǒng)間的反饋,從而降低系統(tǒng)復雜度。因此,其在未來無線系統(tǒng)中有廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 曾召華.LTE基本原理與關鍵技術[M].西安: 西安電子科技大學出版社, 2010.
[2] BINELO M, ALMEIDA A L F D, et al. MIMO channel characterization and capacity evaluation in an outdoor environment[A].Proc of 2010 Fall IEEE 72nd Vehicular Technology Conference(VTC2010-Fall)[C].Ottawa: VETECF, 2010:1-5.
[3] GODARA L C. Application of antenna arrays to mobile communications-Part II: Beamforming and direction-of-arrival considerations[J]. IEEE Proceedings,1997,85(8):1195-1245.
[4] 3GPP TS36.104 V10.4.0, E-UTRA Base Station(BS) radio transmission and reception (release 10) [S]. 2011
[5] 3GPP TS36.213 V10.4.0, E-UTRA Physical layer proce-dures(release 10)[S]. 2011.
[6] 康紹莉,裘正定,李世鶴. TD-SCDMA系統(tǒng)中基于上行參數(shù)的下行波束賦形算法[J].通信學報,2002,23(8):69-71.
[7] 樊迅,郭彬,曹偉,等.TD- LTE系統(tǒng)中基于奇異值分解的高效波束賦形方法[J].電訊技術,2010,50(3):45-48.
[8] Zhou Zhixun,Cheng Xiantao,Liu Hongxuan,et al. An Adaptive approach to reduce complexity of EBB in LTE downlink TDD systems[J]. National Key Laboratory of Science and Technology on Communications, IEEE,2010,123(1):187-191.
[9] 曾召華,梁文娟. 基于對角加載奇異值分解的波束形成算法[J].電子技術應用,2012,38(7):107-109.
[10] 3GPP TS 36.211 V10.4.0. E-UTRA Physical Channels and Modulation(release 10)[S]. 2011.

此內容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權禁止轉載。
主站蜘蛛池模板: 国产一区二区三区美女秒播 | 永久免费看黄在线播放 | 青草成人 | 九九亚洲精品自拍 | 国产一级高清视频在线 | 成人在线播放视频 | 国产啪精品 | 免费看欧美一级特黄a大片一 | 手机国产精品一区二区 | 99免费在线视频 | 日韩在线观看你懂的 | 亚洲精品第一综合99久久 | 120秒免费看 | 欧美日韩一区二区不卡 | 天天爽夜夜爽 | 国产区一区二区三区 | 国产成本人三级在线观看网站 | 国产精品suv一区二区 | 色天使亚洲综合在线观看 | 日韩精品成人 | 亚洲国产二区三区久久 | 国产aaa女人十八毛片 | 香蕉在线精品亚洲第一区 | 精品国产成a人在线观看 | 国产成人精品精品欧美 | 成人久久18免费网址 | 国产精品久久久久无毒 | 久久综合五月天婷婷伊人 | 青青草成人影视 | 你懂的 在线视频 | 免费一级毛片在线观看 | 国产成人精品怡红院 | 91探花福利精品国产自产在线 | 99久久亚洲 | 国产激情毛片 | 成人三级在线观看 | 欧美一区不卡二区不卡三区 | 制服丝袜中文字幕第一页 | 日韩aⅴ片 | 欧美一区=区三区 | 欧美精品成人一区二区在线观看 |