大规模天线技术.pptx

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第7章,大规模天线技术,知识点,KNOWLEDGE,了解大规模天线技术的基本原理，掌握大规模天线技术的概念和应用,了解大规模天线技术中的主要问题，掌握其关键技术,大规模天线技术的概念,大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的特点和应用,大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取,预编码,一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大数量的天线为大幅度提高系统的容量提供了一个有效的途径：

4GLTE-Advanced标准中定义了8根天线的多天线传输配置Release13和Release14中陆续定义了16根和32根天线的配置,天线数的增加虽然提升了系统性能，但是也引入了新的问题系统在信道信息的获取和预处理环节的实现复杂度将更高采用大规模天线后，系统可以同时服务更多的用户。

随着用户数目的增加，相邻小区间导频的正交性将被破坏，由此产生导频污染,大规模天线技术的概念,大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的特点和应用,大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取,预编码,一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的概念,多天线技术，也称为多输入/多输出技术，是指在发射端和接收端分别使用多根发射天线和接收天线，并让信号通过发射端与接收端的多根天线进行发射和接收，从而改善通信质量的一种空间技术。

一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的概念,大规模天线技术是一种新兴的技术，它可以将传统天线数量扩展到现有水平的若干倍数量级。

大规模天线技术指的是在发射端配置远多于现有系统天线数的大规模天线阵列,这些天线阵列将同时服务于同一时间相同频率资源中的几十个终端，能有效利用频谱，并获得更好的节能、安全和稳健性能,一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的概念,基站配备了大规模天线阵列，并通过空分多址技术在相同的时间和频率资源内为多个用户提供通信服务。

发射的信号具有方向性,实现了空间上的分集,避免多个用户之间的信号,一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的概念,基站配备了大规模天线阵列，并通过空分多址技术在相同的时间和频率资源内为多个用户提供通信服务。

当部署大规模天线阵列之后，还可以在节能、安全、稳健及频谱效率等多个方面获得许多传统多天线系统所无法比拟的物理特性和性能优势。

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配备大规模天线的系统对少量的硬件故障和人为的通信干扰具有更好的健壮性。

大规模天线技术可以有效降低空口延迟，简化多址接入过程。

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一、大规模天线技术的概念、特点与应用,异构网络中配备超大规模天线阵列,大规模天线技术的特点与应用,一、大规模天线技术的概念、特点与应用,毫米波系统中配备超大规模天线阵列,大规模天线技术的特点与应用,毫米波通信频段极高，电磁波波长较小，因此天线的尺寸可以做到很小，更适合使用集成的大规模天线阵列,毫米波信号频段高，空间中的自由损耗也较大，需要配合大规模天线阵列获得更窄的波束宽度和更高的波束增益。

采用大规模天线技术的基站天线单元目前已经问世并投入使用。

一、大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的特点与应用,时分双工大规模天线技术商用测试。

频分双工大规模天线技术现场验证,智能大规模天线技术解决方案,大规模天线技术的概念,大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的特点和应用,大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取,预编码,二、大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取对于下行通信而言，传统蜂窝式小区多天线系统大多采用反馈的形式由终端用户反馈信道状态信息。

对于大规模天线系统而言，由于天线数目巨大，采用传统形式进行信道信息的反馈将产生巨大的开销，所以信道信息的反馈形式将极大地影响系统的整体性能。

预编码在传统的多天线系统中，采用预编码技术可以有效抵抗由于信道畸变所带来的性能损失，提升系统的传输能力。

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利用信道的互易性进行信道估计,频分双工模式：

需要占用额外的开销,上下行数据通信使用了不同的频带资源，因此上下行信道不再具有互易性。

基站发射训练序列或导频信息，由终端用户估计下行信道信息，并通过反馈链路发射给基站。

此时导频开销与基站配备的天线数目成正比,长期趋势的分析方法移动平均法,移动的项数越多，对原数列波动的曲线修匀得越光滑，也就越能显示出现象的长期发展趋势。

移动的项数越多，首尾丢失的项数也就越多，进行趋势外推测时的误差也就越大移动项数的多少要依据现象发展的特点和统计分析的要求确定实际应用中，移动平均法主要用来有效的消除不规则变动和季节变动对原数列的影响移动平均采用奇数项移动能一次对准被移动数据的中间位置，若采用偶数项移动平均，一次移动平均后的数值将置于居中的两项数值之间,长期趋势的分析方法指数平滑,指数平滑法是对过去的观测值加权平均进行预测，使第期的预测值等于期的实际观测值与第期指数平滑值的加权平均值一次指数平滑法预测模型,长期趋势的分析方法指数平滑,平滑系数的取值对平滑效果影响很大，越小平滑效果越显著取值的大小决定了在平滑值中起作用的的观察值的项数的多少一般来说取值的大小应当视所预测对象的特点及预测期的长短而定,长期趋势的分析方法数学模型法,数学模型法就是根据时间数列发展形态的特点，选择一种合适的数学方程式，进而以自变量x代表时间，y代表实际观测值，然后依据此方程式来分析长期趋势的方法数学模型有直线型和曲线型两种类型，而每一种类型又有很多种具体形式。

因此，在建立模型之前首先要判断趋势的形态散点图法指标法,季节周期性数据的分析方法,季节模型指一时间序列在各年中所呈现出的典型状态，这种状态年复一年以基本相同的形态出现季节模型是由一套指数组成的，各指数刻画了现象在一个年度内各月或各季的典型特征12个月（或4个季度）指数的平均数应等于100%，而各月（或季）的指数之和应等于1200%（或400%）,季节周期性数据的分析方法,季节模型正是以各个指数的平均数等于100%为条件而构成的，它反映了某一月份或季度的数值占全年平均数的大小如果现象的发展没有季节变动，则各期的季节指数应等于100%如果某一月份或季度有明显的季节变化，则各期的季节指数应大于或小于100%,季节周期性数据的分析方法,采用季节指数法消除季节变动以外的三个因素同期平均法：

现象不存在长期趋势或长期趋势不明显的情况下，一般是直接用平均的方法通过消除循环变动和不规则变动来测定季节变动移动平均趋势剔除法：

现象具有明显的长期趋势时，一般是先消除长期趋势，然后再用平均的方法再消除循环变动和不规则变动,季节周期性数据的分析同期平均法,“同期平均”就是在同季（月）内“平均”，而在不同季（月）之间“移动”的一种“移动平均”法“平均”是为了消除非季节因素的影响，而“移动”则是为了测定季节因素的影响程度步骤如下：

第一，计算各年同季（月）的平均数第二，计算各年同季（或同月）平均数的平均数第三，计算季节比率,季节周期性数据的分析同期平均法,同期平均法计算简单，易于理解但实际上，许多时间序列所包含的长期趋势和循环波动，很少能够通过平均予以消除只有当序列的长期趋势和循环波动不明显或影响不重要，可忽略不计时，应用该方法比较合适,二、大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取,导频污染,多小区通信系统上行通信导频污染示意图,多小区通信系统下行通信导频污染示意图,大规模天线技术的概念,大规模天线技术的概念、特点与应用,大规模天线技术的特点和应用,大规模天线技术的关键技术,信道信息的获取,预编码,二、大规模天线技术的关键技术,预编码,数模混合架构,将传统大规模的数字信号处理任务，如预编码等信号处理模块，分成大规模的模拟数字信号处理和降维的数字信号处理两部分。

采用数模混合预编码技术，只需要较少数目的射频链路，可以降低系统的功率和硬件资源损耗。

二、大规模天线技术的关键技术,预编码,数字预编码,二、大规模天线技术的关键技术,预编码,模拟预编码,二、大规模天线技术的关键技术,预编码,数模混合预编码,二、大规模天线技术的关键技术,预编码,数模混合预编码分为全连接结构和部分连接结构两类,全连接结构,部分连接结构,总结,本章先详细介绍了大规模天线技术的基本概念、技术要点及具体应用。

异构网络和毫米波通信系统是大规模天线技术应用的两个常用场景。

本章介绍了大规模天线系统所必须考虑的关键问题和核心技术，即导频污染问题和数模混合预编码技术。

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