מבוא

מספר רב של קישורים החוצה (MIMO) beamforming הוא אבן הפינה של תקשורת אלחוטית מודרנית, המאפשרת רווחים משמעותיים בסביבה ספקטרלית, אמינות קישור ויכולת רשת. על ידי הפניית אנרגיה מועברת בדיוק לכיוון מקלטים המיועדים תוך ביטול התערבות במקום אחר, מערכות מתווך של מסוף חמישי שולחת משוב חדש (NR), Wi-Fi 6/7, וסטנדרטים מתקדמים אחרים יכולים לספק נתונים רב-גביטים לאוכלוסייה צפופה (IF) דורשת גישה מדויקת (אך).

מאמר זה בוחן את המנגנונים הפיזיים והמערכתיים שבאמצעותם משוב המשתמש מעכב את ה-MIMO beamforming.We קודם כל לבחון את יסודות של beamforming ואת התפקיד של CSI. אנו מנתחים את מקורות העיכוב, לכמת את ההידרדרות במדדים כגון אות-לא-אין-יחס השוואתי (NR) ושגיאה bit (M), ומבוססים על ידי אסטרטגיות של הקטנת מידע, מתידק, מתידק, ניתן לבצע משובים של אלגוריתמים, בעת תכנון אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים, תכנון אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים, וחיזוי אלגוריתמים של אלגוריתמים, ועדכונים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים, ועדכונים, כאשר הם יכולים לבצע אלגוריתמים, כאשר הם יכולים להפוך את האלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של

מימון של MIMO Beamforming

טכניקות Beamforming

(במד) מתייחס ליישום של משקולות מורכבות (שינויים פאזה והתאמות אמפיריות) לכל רכיב אנטנה במערך, כך שהאותים המוארים מתערבים באופן קונסטרוקטיבי בכיוון הרצוי ומפריעים באופן הרסני במקום אחר.שתי הקטגוריות העיקריות הן:0analog beamformingFLT:1, שבו משקל מוחל על ידי מערכת רדיו-מחוק באמצעות שלב-מחדש, מספר רב-מחדש (Fericericeric) אשר ניתן לשלב בין היתרים מרובים של חומרת חומרת (מחדש) המכילה (מחדש) המכילהחומרהחומרהחומרה מוגבלת (Val) ו-FLT2, כאשר הוא מספר רב-FLT2.

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מקור מידע של Channel State Information

CSI מחולק באופן רחב מיידי (per-slot) וסטטיסטי (טווח ארוך) CSI מיידי, אשר לוכד את מצב הערוץ המהיר בזמן השידור, חיוני למשקל צר או תת-band-band beamforming משקולות. inתדירות-division duplex (FDD) מערכות מטה אינו הדדי עם ה-Flinking, כך שהמשתמש חייב למדוד את ה-Dlinking לאחור באמצעות מערכת הפעלה של לוח זמנים (R) של קידוד לאחור (R) ו-Dipicial Replex) אלא באמצעות קידוד לאחור (R) של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של קידוד (R) ו-Dipicial Replex (R) של מסובכת) של דחיסהגרסה אחורית (R) ו-Dipicial Replexing Back to Replex (R) של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של מערכת הפעלה מחדש של קידוד לאחור (RDD) אך ורקמותרפייתוקטיבית (R

הדיוק של משוב CSI נשלט על ידי מספר גורמים: גודל קוד קוונטי, תדירות משוב (מרווחים מחדש), ואת העיכוב בין מדידה ויישום. רכיב העיכוב הוא לעתים קרובות הנזקים ביותר כי אפילו תמונה CSI לחלוטין הקוונטי הופכת לחטוא כאשר הערוץ משתנה עקב ניידות, דינמיות משתמש, סביבה, או תדירות כבוי.

סיבות ונקודות של עיכובים

מקורות של עיכוב

עיכוב האכלה מצטבר משלבים מרובים:

  1. (FLT:0) חישוב ועיבוד עיכוב עיבוד:1ir - הזמן הנדרש למשתמש לקבל אותות התייחסות, להעריך את הערוץ, ולכמת את CSI. ב 5G NR, משאב ההתייחסות של CSI מוגדר כך שהמשתמש מדווח על מצב הערוץ נמדד במזל ספציפי; עיבוד נוסף בציוד המשתמש (UE) מוסיף על מנת של מאות מיקרו-שניות.
  2. (FLT:0)עדכון שידור עיכוביםFLT:1 - זמן ההתפשטות הגופני בתוספת הזמן הדרוש לדו"ח CSI כדי לחצות את המדיום (למשל, בערוץ בקרת קישורים פיזיים או ערוץ חיבור פיזי ב- LTE/5G). זה כולל עיכובים בתזמון אם ה-UE צריך לחכות להענקת קישורים.
  3. (FLT:0) עיבוד עיבוד עיבוד המחיקה מעכב את 1 (הקבלה פעם), תחנת הבסיס חייבת לפענח את הדו"ח, לחדד משקולות חדשות, וליישם אותם לאחר מכן שידורים של קישורים למטה.

העיכוב הכולל (FLT:0 ⁇ FLT:1) נמדד לעתים קרובות במונחים של תדירות אוטגונית תדירות כפליים (OFDM) סמלים או חריצים.בפריסת 5G NR טיפוסי עם ספיגה subcarrier של 30 k, אחד חריץ נמשך 0.5 מ"ר. סך משוב יכול לנוע בין 1-10 מ"מ, בהתאם לתצורה עבור משתמש / תדירות של 1 / 2 ק"מ / 1 / 1 / 1 מ"מ באופן משמעותי (מספר 3) ו-108 אינץ 'מ) באופן משמעותי של 0 מילימטר (מ) ו- 30 אינץ 'מ 1 מ"ר) יכול לעבור באופן משמעותי של 1 מ"מ של 1 מ"מ 1 מ"ר (מ 1- 10 מטרים) 1- 10 מטרים) 1 מ"מ 1 מ"מ 1 מ"מ 1 מ"מ 1 מ"ר (מ) באופן משמעותי של 1 מ"מ 1 מ"ר (מ) באופן משמעותי של 1 מ"מ) יכול לעבור באופן משמעותי של 1 מ"מ 1 מ"מ 1 מ"מ של 0, 000 אינץ 'או 0, 000 אינץ 'או 1 מ"ג') יכול לעבור באופן משמעותי של 1 מ"ר (מ 1 מ

השפעה על ביצועי מערכת

ההשפעה המרכזית של עיכוב משוב היא טעות בין הווקטורים של beamforming המשמש להעברת הערוץ המיידי בפועל.זה לא מתאים יוצר מספר בעיות:

  • (ב) [ה]:0] ,הכוח של אות במקרא (השם) הוא לא יותר תואם את הנתיב הדומיננטי, המוביל לאובדן רווח יעיל של מערך יעיל של מערך ליניארי אחיד עם אלמנטים של NNNIRFLT 3, את הדבורה הנורמלית מקבל בכיוון הרצוי כעלייה, צמצום ה- SINR על ידי מספר DB.
  • (FLT:0) התערבות בין משתמשים ב-userהתערבות FIRLT:1) - אפס העלאה על בסיס מדויק של אפס-הההההההההההה גורמת להפרעות ב- CSI, אשר יכול לשלוט ברעש המערכת במשטרים גבוהים של SNR.אפקט זה מזיק במיוחד במערכות MIMO מסיביות שבהן התערבות של רבים מצטברת.
  • (FLT:0) Higher דרגה-StoutFLT:1 - ב multi-stream (multi-layer) MIMO, precoder נועד ליצור ערוצי מרחביים מקבילים. delay-Moderal ערוץ לא מתאים מפחית את האורטוקונים בין זרמים, מוריד את קצב ההשגה לזרם ופוטנציאלי הנדרש את המערכת כדי ליפול בחזרה לדרגה נמוכה יותר.
  • (FLT:0) התכתבות של קרן מדרדד'ר 1 (FLT:1 ), במערכות TDD באמצעות הדדיות, פער הזמן בין קידוד למעלה ותיקון קישורים למטה פירושו הערוץ המוערך אינו בדיוק ערוץ הקישור.

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]

מחקרים: עיכובים במערכות שונות

5G NR ו-Masive MIMO

(ב) NR משלב מספר מנגנונים לצמצום עיכוב משוב (התצורה של דוח CSI) יכולה להיות תקופתית (על פרק זמן קבוע), חצי-פרסיוני, או aperiodic (מסופק על ידי מענק) עבור משתמשים ניידים, דיווח זמני עם מרווחים קצרים הוא מעדיף, אבל הוא דורש יותר משאבים ל-pV (FLT2) ו- 2.

(64, 128, או אפילו 256 אלמנטים אנטנה) מחמירים את הבעיה העיכוב כי ה- beamwidth בסולם התחום זווית בערך 1 / FLT:0NentiFLT:1; beams הצרים דורשים מידע זוויתי מדויק יותר (עיכוב קטן יותר יכול להטעות את הדבורה על ידי חלק מהדרגה, מה שגורם לאובדן משמעותי לדלפקודה, 5G1, 000) כדי לבצע את ה-R2F1, כלומר, כלומר, 000, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 1-F1, 0001, 000, 000, 000, 000, 000) יעיל יותר, 000.

Wi-Fi 6/6E ו-7

(ב) בספקטרום הלא מורשה, Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) ו-Wi-Fi 7 (802.11be) גם משתמש ב- MIMO beamforming, בעיקר באמצעות ה-FLT:0explicit beamforming: 11FLT1 לפרוטוקול (STA) עם זאת, מעבירה את מכשיר המידע של ערוץ 7K) ו-F) עם זאת, כולל שינוי קבוע (Fgal) ב-C.

אסטרטגיות מייגציה

ערוץ חיזוי

[ה] הדרך הישירה ביותר להילחם בעיכוב משוב היא לחזות את מצב הערוץ בזמן השידור בפועל בהתבסס על המדידות הקודמות. חיזוי קואר (למשל, באמצעות מסנן Wiener) מנצל את ההנעה של ערוץ הזמן-המשך, הביצועים תלויים בפרשת הדופלר וחיזוי ההסתברות של LT5D.

Robust Beamforming

במקום להסתמך על עיצובים משולבים באופן מושלם של CSI, עיצובים חזקים של beamforming משלבים מודלים של אי ודאות.לדוגמה, גישה הגרועה ביותר מזוודה מצמצם את ההשפלה המקסימלית האפשרית של SINR בהתחשב בטעות קשורה ב- CSI. Alternatively, קידוד חזק סטוצ'י מתייחס לערוץ כמשתנה אקראי עם הפצה ידועה (התדרדר מהסטטיסטיקות) ומתאים את שיעור ההסתברותי: כוללים:

  • (ב) [[המאה ה-20]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]
  • (FLT:0) ,Statistical beamforming - FIRLT:1) באמצעות ערוץ ארוך קוחלנס קונדר, אשר משתנה לאט בהשוואה ל- CSI מיידי, לדוגמה, ה- Eigen-beamformer מבוסס על משדר מאטריקס מספק ביצועים חזקים אפילו תחת CSI מיושן.
  • (FLT:0) רשם אפס-forcing - ⁇ 1) והוסיף מונח טעינה דיגוני ביחס לכוח השגיאה הצפוי לפסאודו-אין.זה מקטין את הרגישות לערכים קטנים הנגרמים על ידי עיכוב.

שיטות אלה סוחרות ב ביצועי שיא (כאשר CSI הוא טרי) עבור ביצועים משופרים תחת עיכוב. במערכות MIMO מסיביות, חוק המספרים הגדולים מסייע: עם משתמשים רבים, ההתערבות הממוצעת מ- CSI מתעכבת נוטה קבוע, המאפשר עמידות ללא תחזית מפורשת.

Machine Learning Accesss

למידת מכונה (ML) מוחלת יותר ויותר על מדינות ערוץ החיזוי ולומדת ישירות מדיניות מחשוב אשר עמידים לעכב. למידה חיזוק עמוק יכול להכשיר סוכן לבחור וקטורים beamforming מפנקס מבוסס על תצפיות מעוות, אופטימיזציה לטווח ארוך דרך חישוב. רשתות עצביות מהפכתיות (CNN) יכול לעכב פרופילים ספציפיים של דופלר כדי להעריך את הערוץ הנוכחי בתרחישים גבוהים של חיסון AIF (IF) כדי להתאים את מודל ה-P3 של דחיסה-P) ל-P (DIF) הוא מסוגל להתאים את ה-DIFDIF) לתבניות בדיקה סטנדרטית תקן של דחיסה-AIFDP (DPDIF) ל-P) ל-P3.

פרוטוקול שיפור

שינויים ברמת המערכת יכולים להפחית את העיכוב היעיל בשכבת הפרוטוקול.

  • (FLT:0) דיווח משוב משוב על משוב -FLT:1 צמצום תקופתיות של דוחות תקופתיים או באמצעות גורמים אספרודיים שמתאימים למצב הניידות של המשתמש.
  • (FLT:0) משוב של שלב-הבטן -FLT:1 שולח אינדקס קרן coarse במהירות, ואחריו זיכוך דק יותר מאוחר.הדבורה ניתן להשתמש עבור העברת נתונים מיידית בעוד CSI קנס, מזרז את ההשפעה של עיכוב.
  • (FLT:0) רזולוציה של קודקוד שלילי - FLT:1) הגדלת ביטים קוונטיים רק כאשר הערוץ הוא סטטי (ירידה נמוכה השפעה) וצמצום אותם במהלך ניידות גבוהה כדי לשמור על שקיפות נמוכה.
  • (FLT:0Cross-layer Optimization - FLT:1 אינטגרציה תזמון עם HARQ (Hybrid אוטומטי חזור מחדש מחדש תהליכי) כך ש-Retransmissions יכול להפיק תועלת מ- CSI עדכני יותר.

כיוונים עתידיים

כאשר תדרי המוביל דוחפים לתוך גלי המילימטר (mmWave) ולהקות תת-טרחרץ (למשל, 6G ב 100 GHz+), אורך הגל מתכווץ והערוץ הופך הרבה יותר רגיש לתנועות זעירות - שבריר של מילימטר יכול לשנות את ערוצי הגמישות הדומיננטיים (למשל, עיכובים מוחלטים מקובלים ב-3.5 GHz הופכים הרסניים ב -100 GHz.

כיוון מבטיח נוסף הוא השימוש של משטחים חכמים (FLT:0) ,משקפים משטחים מקיפים את פני השטח של IRS 1 (IRS) ומשטחים אינטליגנטיים מחדש (RIS) כדי לסייע להתגלות.על ידי שליטה בסביבה ההתפשטות עצמה, התלות על משוב CSI מדויק עשוי להיות מופחת, כי IRS יכול להסיט נתיבים המבוססים על ממוצע סטטיסטי ולא על אדריכלות היברידית.

מסקנה

עיכוב משוב משתמש נשאר אתגר בסיסי עבור MIMO beamforming, עם השפעות החל אובדן כוח אות כדי להגביר את ההתערבות ואת הפחתת רווחיות מרובותxing מרחבית.חומרה גדלה עם ניידות המשתמש ופועלת בכל הסטנדרטים האלחוטיים העיקריים - מ 5G NR ו- Wi-Fi כדי לפתח מערכות הפעלה 6Gcap גבוה יותר; אופטימיזציה יעילה דורשת גישה רב שכבתית: מדויק תחזית בשכבה פיזית, אלגוריתם חזק עבור אבחון אבטחה גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אופטימיזציה של תאים חזקים של אבטחה גבוהה יותר של אבטחה גבוהה יותר של אבטחה גבוהה יותר של אבטחה של מערכות זמן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כמו גם שיטות למידה גבוהה יותר, אופטימיזציה יעילה, כלומר, כלומר, אופטימיזציה יעילה של ביצועים בטווח גבוהה יותר, כלומר, אופטימיזציה יעילה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אופטימיזציה יעילה, אופטימיזציה יעילה דורש גישה מרובה שכבות אבטחה גבוהה יותר, כלומר, אם זה יכול להיות מסוגלות גבוהה יותר, כלומר, כלומר, אופטימיזציה יעילה דורש גישה רב-ידי ביצועים בטווח גבוהה יותר, כלומר, אופטימיזציה יעילה דורש גישה רב-ידי ביצועים בטווח גבוהה יותר של ביצועים בטווח גבוהה יותר, אם זה יכול להיות מסוגלות גבוהה יותר של ביצועים בטווח גבוהה יותר של ביצועים בטווח גבוה יותר, כלומר, אם זה יכול להיות מסוגלות גבוהה יותר,