strålformning som utnyttjar återkopplade kanalnormer i mimo ...

More documents

Recommendations

Info

d (a) (b) Figur 3. ULA med avstånd d me)an antennerna och en signal som anländer längs vinkeln θ. Om en kommunikationsenhet är utrustad med flera antenner så kommer deras placering gentemot varandra att spela viss roll. En möjlig struktur, som är en av dem som studeras i examensarbetet, är att placera antennerna på rad med jämna mellanrum, som i Figur 3a. Denna struktur kallas ULA (eng. Uniform Linear Array). I Figur 3b visas en signal som anländer till dessa antenner längs en viss vinkel θ. Observera att signalen kommer att fär- das olika långt till de olika antennerna, men i övrigt kommer den att vara densamma. Detta kallas för att de olika mottagna signalerna är fasförskjutna. Denna förskjutning försvårar för mottagaren att utnyttja alla sina antenner, men genom att uppskatta fasförskjutningen kan den ändå kombinera de mottagna signalerna på sina antenner för att tolka vad som sändes. Examensarbetet undersöker hur denna fasförskjutning även kan utnyttjas vid sändning. Om antennerna i Figur 3b ska sända till någon som befinner sig i riktningen θ så kan sändaren låta alla antenner sända samma information, men motverka fasförskjutningen så att deras signaler når mottagaren samtidigt. Denna teknik kallas för strålformning (eng. beamforming), eftersom resultatet blir att antennerna riktar signalen mot mottagaren ungefär som en stråle (eng. beam). Detta står i motsats till fallet med endast en antenn då signalen, som det nämnts tidigare, kommer att skickas iväg likadant i alla riktningar. Det finns många fördelar med att kunna rikta kommunikationen. Två viktiga egenskaper är effektivare energianvändning och att basstationen har möjlighet att samtidigt kommunicera med flera användare. Då signalen riktas mot mottagaren kommer även dess energi att koncentreras i denna riktning – det spills inte längre så mycket energi på att sända i ointressanta riktningar. Då signalen mestadels sänds i en viss riktning så går det samtidigt att sända till användare i andra riktningar utan att störningarna blir särskilt stora. ! 4
En viktig anledning till att användandet av multipla antenner ger ökad överföringshastighet är att signalen från de olika antennerna får något olika färdväg till mottagaren. Risken att alla dessa färdvägar samtidigt ska ge en svag mottagning är mycket mindre än risken att en enskild antenn ger svag mottagning. Denna egenskap kallas för mångsidighet (eng. diversity). Kanalestimering För att möjliggöra strålformning måste sändaren ha någon typ av information om var mottagaren är belägen, vilket inte är helt enkelt. Den metod som används i examensarbetet grundar sig i att sändaren då och då skickar en så kallad pilotsekvens, vilket är en datasekvens som redan är känd av mottagaren. Den är utformad så att mottagaren kan uppskatta vad som hände med den på vägen, vilket är precis den typ av information sändaren skulle vilja ha för att utföra sin strålformning. Eftersom basstationen och användarna turas om att vara sändare och mottagare så kan alla inblandade hålla någorlunda koll på hur kanalen beter sig över tiden (statistiskt sett). Detta innebär i princip att båda parter har kännedom om att man t.ex. kan skicka ungefär i riktningen A eftersom signalen då kan reflekteras till mottagaren via en husvägg. Det kan även gå bra att skicka i riktningen B som gör att signalen reflekteras mot en annan byggnad på sin väg till mottagaren. Dessutom känner båda till en massa riktningar som verkar allmänt dåliga ifall målet är att signalen ska nå den specifika mottagaren. Däremot har de ingen aning om vilken av riktningarna A och B som egentligen är bäst för tillfället (har starkast SNR). Således vet de inte heller vad värdet på SNR är för tillfället, vilket skulle vara bra att veta eftersom det påverkar valet av överföringshastighet. Den pilotsekvens som nämndes ovan kan användas för att uppskatta all den information som sändaren skulle vilja utnyttja, men pilotsekvensen gjorde bara så att mottagaren fick tillgång till den. Den enklaste lösningen är att låta mottagaren skicka tillbaka (återkoppla, eng. feed back) all relevant information till sändaren. Problemet är att denna mängd information är alldeles för stor, så mottagaren skulle knappt hinna skicka tillbaka den innan den blev inaktuell eftersom kanalen förändras över tiden. Därför undersöks metoder för att återkoppla en begränsad mängd information som ändå ger både information kring vilken av riktningarna A och B som är bäst och hur starkt SNR som kan förväntas i olika riktningar. Problembeskrivning Examensarbetet undersöker hur olika val av återkopplingsinformation kan utnyttjas av mottagaren för att på ett optimalt sätt uppskatta vilka riktningar som är användbara och vad deras SNR skulle bli. Arbetet utgår ifrån tidigare forskning kring att återkoppla den nuvarande kanalnormen (ett mått på kanalens allmänna styrka över alla möjliga riktningar) och kombinera detta med den statistiska kunskapen om vilka riktningar som brukar 5
Page 1 and 2: STRÅLFORMNING SOM UTNYT TJAR ÅTER
Page 3: som är närmast mottagaren, som i
Page 7 and 8: 5.3. THROUGHPUT AND MULTIUSER DIVER

strålformning som utnyttjar återkopplade kanalnormer i mimo ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?