מבוא

הביקוש הבלתי-מעורר לשיעורי נתונים גבוהים יותר, השקיפות הנמוכה יותר, והקישוריות הבו-ביקוויטרית מניעים חדשנות חסרת פשרות בתקשורת אלחוטית.מספר רב של טכנולוגיות Input Output (MIMO) עומדות כאבן הפינה של האבולוציה הזו, ניצול יסודי בעיצוב שכבתי פיזי מ-Wi-Fi ל- 5G רדיו חדש ומעבר לכך, תוך פריסת אנטנה מרובים הן במשלח והן למקלט מציעות ליניאריות תיאורטיות בקיבולת זו, תוך מימוש פוטנציאל פוטנציאלי בזמינות של ערוץ מידע קריטי (ICC).

משוב CSI הופך פריסה MIMO גולמית ממערכת פתוחה המבוססת על מגוון רווחים למערכת סגורה מתוחכמת המסוגלת למגוון רחב של מספרxing, הסתגלות וניהול התערבות אינטליגנטית.ללא מדויק ובזמן CSI על משדר (CSIT), דרגות המרחב העשירות של חופש המוצעים על ידי אנטנה מרובות נשארות ללא הצלחה רבה.

הקרן: יכולות MIMO וצורך ב- CSIT

כדי להבין מדוע משוב CSI הוא כל כך חיוני, ראשית עליך להעריך את הפוטנציאל של קישור MIMO.היכולת שאנון של ערוץ MIMO בקנה מידה לינארי עם המספר המינימלי של שידור ולקבל אנטנה בתנאים נוחים.

יכולת ההשוואה MIMO

קח בחשבון מערכת MIMO צרה עם (N t\) לשדר אנטנה ו / (N r\) לקבל אנטנה.הסימן המתקבל ו / (\mathbf {y}\) ניתן מודל כמו \(\mathbf {x}\mathbf) / The Vernbf)\Hx\Hx\h\f(nbf)\f) / ix\f)\f(nx\f)\f)\m)\m/nbf)\m/nx\m/h)\m/h)\m/h\m (nx(nx\m/f)\m f)\m/h)\mx\mx\mx\m/h)\m f)\m f)\m\m f)\mx\mx\m \mx\m \m\m \mathbf)\mathbf)\mathbf)\mathbf\mathbf)\mathbf)\mathbf)\mathbf\mathbf)\mathbf (nx

(C {\text {Open}}=log 2\det\left(\mathbf {I} {N r} +\R}\(N t t\sigma2}\mathbf {H}\H\right)\

ביטוי זה אינו מניח הסתגלות מרחבית במדר.הביצוע מוגבל על ידי דרגה של הערוץ ואת יחס אות-ל-אין (SNR) כאשר המשדר יש ידע מושלם של \(\mathbf {H}), זה יכול לבצע את Singular Value Decomposition (SVD) כדי לגוון את הערוץ לתוך מקבילות עצמאיות.

CSIT לעומת CSIR: למה הזנת היא חיונית

מידע על המדינה של ערוץ (CSIR) מתקבל בדרך כלל באמצעות שידור של סמלים ידועים טייסים.זהו תהליך פשוט יחסית.מידע של ערוץ המדינה ב Transmitter (CSIT), עם זאת, דורש מנגנון משוב במערכות פיסקה Frequency (FDD) או מסתמכ על תכנות ערוצים במסגרות דו-צדדית (TDD).

עם CSIT מושלם, המשדר יכול ליישם ממטריקס טרום-מחדש אופטימלי הנגזר מה הווקטורים הייחודיים הנכונים של /mathbf {H}\) ולהקצות כוח על פני האגמדנים באמצעות אלגוריתם מחלחל מים.היכולת עם CSIT מושלם היא:

(C {\text {CSIT}} = \sum {i=1}^{\text {rank}(\mathbf {H}}}\log 2\שמאל (1 +\frac {P i\lambda i2} sigma2\right)\right)

כאשר (\lambda i\) הם הערכים הייחודיים ו /(P i\) הם הכוחות שהוקצו.הרווחים של CSIT בולטים ביותר במשטר SNR גבוה, שבו ריבוי מרחבי הוא בר קיימא.במשטר SNR הנמוך, CSIT משמש בעיקר כדי להיות מחלחל כדי למקסם את האות המתקבל.

עמוק עמוק לתוך CSI Feedback Mechanisms

העיצוב של תוכנית משוב CSI כולל מסחר בסיסי בין דיוק, מעל הראש, ו latency. תקנים התאספו על כמה כיתות נפרדות של משוב, כל אחד מתאים לתרחישים פריסה ספציפיים מטרות ביצועים.

CSI Feedback

משוב Explicit כרוך המקלט שולח בחזרה מדידות ערוץ מעובד או מינימלית.זה יכול לקחת את הטופס של ממטריקס ערוץ גולמי / (\mathbf {H}), הערוץ covariance matrix (\mathbf {R} =\mathbf {H} , או ייצוג eigenvector הראשי של הגמישות המפורשת היא לשלוח משוב משותף (Desive Report) על גבי אלגוריתם משותף של אבטחה מלאה של 80.

תצלום: The 4G/5G Standard

משוב מטעה הוא המנגנון הדומיננטי ב-3GPP Long Term Evolution (LTE) ו- 5G רדיו חדש (NR) במקום לדווח ישירות על הערוץ, המקלט בוחר ממטריקס מועדף מראש מתוך ספר קוד מוגדר מראש, הידוע גם משדר וגם מקלט. מבחר זה מבוסס על קריטריון אופטימיזציה ספציפי, בדרך כלל למקסם את המידע ההדדי או מצמצם את השגיאה הריבועית מורכבת מספר משובים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (RI): ⁇ 1) מספר השכבות המרובות במרחבי הערוץ יכול לתמוך.
  • (FLT:0) ,Hannel Quality Index (CQI): ההרחבה 1 מספקת מדד ליחס הסימון-to-interference-noise (SINR) לאחר יישום ה-PMI וה- RI המומלצת, המשמש להתאמה של קישור.

סוג I vs. Type II CSI ב 5G NR

(הופנה מהדף NR) הציגה התפתחות חשובה בעיצוב קודים.FLT:0.Type I CSIBAFLT:1 משתמשת ב- קודקוד ברזולוציה נמוכה המבוסס על Discrete Fourier Transform (DFT) beams.It מיועד ל-DMO יחיד (SU-MI) ותרחישים מרובים של Multi-user MIMO (MU-MO) בשל דרישות נמוכות יותר של ערוץ 2.

Reciprocity- Based Feedback in TDD Systems

אלטרנטיבה חזקה לפידבק ייעודי היא חידוש ערוצים, מנוצל במערכות TDD שבו הקישור ו downlink לשתף את אותה להקה תדר. בעיקרון, הערוץ המוערך על uplink (מ-UE to gNB) זהה לערוץ למטה קישורים.זה מאפשר תחנת הבסיס לרכוש CSIT ללא משוב מפורש, מה שהופך את ההיקף מאוד גבוה עבור מערכות MIMO הראשי הוא אתגר הפחתת דיוק (שתי הפסקות רדיו מתקדמות).

תרגום של « « « « « « תרגומים»

לאחר שרכש CSI באמצעות אחת המנגנונים האלה, המשדר משתמש בו כדי לייעל את ממשק האוויר.הטכניקות המניעות של טכניקות הליבה הן precoding, מרחבי ריבוי והתאמה לקשר.

תכונות אופטיות ו-ספאטי מרובותxing

(Precoding הוא תהליך של יישום עיבוד אותות לזרם הנתונים המועבר לפני השידור כדי להתאים את הערוץ.עם CSIT מושלם, ה-Precoder הליניארי נגזר מ-SVD של ממטריקס הערוץ.ההנתונים מוכפלים על ידי המריצה הייחודית הנכונה (\mathbf {V}\) ו-The Acceptance is מכפיל את האלגוריתם של ה-N-Holremereatives (R) אשר פחות חזק יותר) על ידי זרם המים המוגבלים (Holreams)

Multi-User MIMO וניהול השוואתי

ב MU-MIMO, תחנת הבסיס בו זמנית משרתת משתמשים מרובים באותו זמן משאבים קידוד.זה המקום שבו איכות CSIT נדרשת באופן קריטי לחלוטין.כדי לשרת את משתמשי ה-K\) בו זמנית, המשדר חייב לקוד את הנתונים עבור כל משתמש באופן זה שהוא מצמצם את ההתערבות של משתמשים אחרים.

התאמת קישורים ודיווח איכות ערוצים (CQI)

CQI הוא מרכיב קריטי של דוח משוב שמניע הסתגלות קישורים.המקבל מעריך את SINR כי יהיה מושג אם ה-PMI המומלצת ו- RIR שימשו. זה SINR ממופה ל- Modulation ו-Coding Scheme (MCS) שניתן לפענח עם שיעור שגיאות בלוק (Bler), בדרך כלל 10%.

שינויים מעשיים ואתגרי יישום

היתרונות התיאורטיים של CSIT הם מוגבלים ביסודם על ידי ליקויים מעשיים.מערכת חזקה חייבת לקחת בחשבון את המציאות הזו.

ערוץ Aging and Doppler Spread

יש עיכוב חדיר בין הזמן שהערוץ נמדד, CSI הוא ניזון בחזרה, ואת הקידוד הוא מיושם. בסביבה ניידת, הערוץ משתנה כל הזמן עקב אפקט דופלר.זמן ההקפה של הערוץ, יחסית הפוך ל- Doppler להפיץ באופן פעיל, מגדיר את החלון במהלך אשר CSI הוא שימושי.אם העיכובים עולים על קו הרוחב, בזמן החיזוי הפוך של המשתמש אינו יכול להיות יותר מאשר להקטנת מוקדם יותר מאשר שימוש בטכניקות למידה תקופתיות.

שגיאות עיצוב Codebook

משוב לא מחייב מבוסס על ספרי קוד סופיים, אשר באופן טבעי מציג שגיאות קוונטיות.ה- PMI שנבחר הוא לעולם לא בדיוק הקודמפט הטוב ביותר.עיצוב של CodeBook שואפת לארוז את הווקטורים הקיימים מראש ביעילות ככל האפשר ב- Grassmanian Manifold כדי למזער את השגיאה הקוונטית הממוצעת.RMI גדול יותר (עוד bits) מספק גרניטריות בסדר גבוה יותר ורזולוציה CSIT אבל יותר מאשר משוב של 4G לאחור.

חסכון מעל הראש ובקרת הגבלת ערוץ

המשאבים הפיזיים המשמשים ל משוב CSI (PUCCH/PUSCH) מוגבלים ויש לשתף עם העברת נתונים.לנצל משאבים רבים מדי כדי לקבל משוב משפר את הדיוק של CSIT אבל מפחית את המשאבים הזמינים עבור נתונים של משתמשים, פוטנציאל להפחית את המערכת הכוללת באמצעות לוח זמנים.הרשת חייבת לאזן באופן דינמי את העסקאות של ה-CRGoff.R-Commonist CSI מדווח על PUCCH, ניתוח CSI CSI של CSI, תוך הפעלת ניתוח CSI על מנגנונים של ניתוחי ו-PCH, ו-PCH, ו-CDCI על מנגנונים מתאימים ל-PCH, תוך שמירה על מנגנונים של 5S על מנגנונים של 5S על מנגנונים מנגנונים מנגנונים מנגנונים מתאימים לניהול מנגנונים של 5SCH, תוך שמירה על מנגנונים של מנגנונים של אבטחה מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים מנגנונים מנגנונים מנגנונים לניהול מנגנונים של אבטחה וניהול חלקית או ניהול מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של

טכניקות מתקדמות וטרהורים עתידיים

האבולוציה של משוב CSI היא רחוקה ממעל.טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולפתוח גבולות חדשים של יכולת.

AI /ML-Driven CSI Compression וחיזוי

למידה עמוקה מציעה שינוי פרדיגמטי ב- CSI משוב . פנקסי קוד מסורתיים מעוצבים על בסיס מודלים מתמטיים שעשויים להתאים באופן מושלם לסביבות הקידום בעולם האמיתי .FLT:0.CsiNetveFLT:1 ואדריכלות מבוססות אוטומטי דומה לומדות קוד דחיסה יעילה ישירות מהנתונים של ערוץ דחיסות (DNS ב דחיסות CSI מזין לתוך חיזוי נמוך, אשר הוכח על פני ערוץ 10Ix) נמוך יותר מאשר קודמוריד (R) באופן דרמטי יותר מאשר דחיסות אחוריות אחוריות).

CSI Feedback for Extremely Large MIMO and High Frequencies

כמו בקנה מידה התעשייה למערך אנטנה גדול מאוד (XL-MIMO) ולהקות תדר גבוהות יותר כמו גל מילימטר (mmWave) ו sub-THz, המאפיינים של שינוי הערוץ.הערוץ הופך להיות דלח בתחום האנגולרי בשל פיזור וגישה מתקדמת יותר של CDC-Iformation. זה יכול להיות מנוצל עבור משוב יעיל במקום דיווח אינטראקטיבי, כמה זמן מוגבל של תכונות מורכבות יותר של CIEXIEXIEXIformation (מחדש) ובאופן טבעי יותר של מיקום זה הוא יעיל יותר של מיקוד).

מסקנה

משוב מידע של ערוץ המדינה הוא המנוף של מערכות MIMO בעלות גבוהה.זה מגשר הפער בין ההבטחה התיאורטית של אנטנה מרובות לבין מימוש מעשי של ניהול מגוון רחב של משתמשים מרובים והתערבות מרובה משתמשים.המסע מהדיווח הממצה של משוב מפורש על עיצובי קוד אלגנטי של תקני 3GPP וטכניקות דחיסה מלאכותית המתעוררות מדגימות של מטרה בסיסית: מתן גודל תקשורת מהירה יותר עם יכולת תקשורת אלחוטית גבוהה יותר של מערכות יעילות גבוהה יותר של איכות מרחבית, והשגת יכולת תקשורתית יעילה יותר, וכן הלאה, תוך כדי להשיג יעילות גבוהה יותר, וכן הלאה, תוך כדי להשיג את היכולת הבין-מרחבית גבוהה יותר, תוך כדי להשיג את היכולת הגבוהה ביותר של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות AI-מערכת יעילה יותר, והשגת יעילות גבוהה יותר, והשגת יעילות גבוהה יותר, וכן הלאה, והשגת יעילות גבוהה יותר, וכן הלאה, בטווח גבוהה יותר, והשגת יעילות גבוהה יותר של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות AI-מערכת מחשוב אלחוטית גבוהה יותר, בטווח גבוהה יותר של מערכת דחיסה של מערכות דחיסה של מערכות דחיסה של מערכת מחשוב אלחוטית גבוהה יותר