MIMO技术原理及应用
PPT内容 pdf 现代通信先进技术MIMO技术原理及应用。MMO系统模型(1)MIMO系统模型(2)■M根发送天线发射的倌号矢量为■N根接收天线上引入的噪声矢量为N根接收天线HM根发送天线(n的每一个分量都是独立同发布的复高斯随机过程)■接攻信号可以表示为r= hs+n〔其中图MIM0系统框图MIMo系统模型(3)MIMO信道模型(1)■独立同分布的复高斯信道为n,表示第j根发送天线到第根接收天线幼冲击响应函数;且都是独立司分布的复机变量,实部和虚部都是高斯随机变量h注:这样的独立高斯信道,一般用于描述较强的散射环境,可以认为是比较理想的信道MIMO信道模型(2)MIMO信道模型(3)■带有相关性的信道模型主散射休>天线之间的间距入射波的到达角入射波的角度扩展接收端多輸入多输出系天线结构示意图MIMO信道模型(4)MIMo信道模型(5)■ nokia空间相关MMo信道模型■每一条路径接收角(A0A)和发送角(AOD)定研究的MHMo信道模型假定在远场区有很少的空间义为关于天线阵列和主要反射体位置的量。独立的主反射体,一个主反射体有一条主要路径■由于本地散射,每一条路径P都会有角度扩展a9),这条路径含有大量的引入波,这些波是由接收机使信号延时几乎相同的时间,但会随AOA的变化:和发射机附近的当地散射体的结构引起的g)=∑)∑yMIMo信道模型(6)MIMo信道模型(7)表示有L个本地散射体。同理定义发送端有当地散射的角度扩展(φ)假设接收天线在发送天线的远区场内。因此式中可假定接收天线接收的是平面波。通过天线阵列,平面波的传播在不同的天线环境下产生时延^。不同天线的波前到达的很小的时间延式中d“是两个邻近的天线的距离,几是通信系統的载迟导致接收天线的相移Φ波波长MIM信道模型(8)MIMO信道模型(9)≯阵列的传播向量包括关于第一个天线的这些■同样,在发送端相移。对于具有相同天线间隔d的线性阵列,向量a。可表示为Oo,uit. d sin o.接收端的相关矩阵为MIMo信道模型(10)MIMo信道模型(11)■发送端的天线之间的相关矩阵Noka空间相关MMO信道的仿真用生成单天线快衰落的方法,生成互相独立的列向量R1=∑ana3)用上述方法分別计算接收天线和发送天线的相关矩阵Rx、RR计算接收天线和发送天线的相关矩阵的Kronecker积,得到总的相关矩阵RNuMIMo信道模型(12)MIM◎信道 Shannon容量(1)Nokia空间相关MMO信道的仿真(续■基于前面所述的信道模型,根据信息论的结论,此将总的相关矩阵进行 Cholesky分解,得到矩阵MIMO系统能达到的系统 Shannon容量为Nx MNC=log;deo+fH”)bsH计算列向量hx=[h,h2,…,hw丁和矩阵其中du)表示取方阵的行列式,是NxN单位矩阵,p为每根CMww的乘积,得到列向量hMN接收天线的信噪比,∥表示信道矩阵的共轭转置■由于信道矩阵H是随机的,上式的容量也是一个随机变量将列向量h进行分段,得到矩阵hM,即为空间相关的MMO信道MIMo信道 Shannon容量(2)MIM信道 Shannon容量(3)■在理想情况下,即MMO信道可以等效为最大数目的独C=log, I/eI立、等增益、并行的子信道时,得到最大的 Shannon容量(为保证系统性能比较是在相同条件下,将发射功率Roll Lahs Tewchaui n AR s, UTs归一化;每根发送天线的发射功率与1/M成比例)当信道列矢量互相正交时可以达到的容量aCaloyM log,(C=Logo/.5以看出,对于采用多天线发送和接收技术的系统,理想情况下的信道容量将随着发射天线的数目成线性増长这就为MIMO的高速数据速率传输奠定了理论基础。MIM信道 Shannon容量(4)MIM信道 Shannon容量(5)■当接收天线和发送天线数目都为8根,且平均H吧M=信噪比为20旧B时,链路容量可以高达42b/s/HzDm5■在大信噪比下,仅仅在链路的一端采用多天线,比两端都采用多天线所取得的容量要小。例如,N=M=2在大信噪比下的容量比N=4,M=1的容量要大图二不同天线数目下, Shann。n容量与SNR曲线MIMo系统的实现接收分集(1)■接收分集■采用一个发送天线,多个接收天线的分集方式,■发送分集能够抗衰落和抗噪声■分层空时结构r=hs+n■空时编码■空时扩频其中■正交发送分集r=r2…y■空时发送分集Th, h,,hy j接收分集(2)接收分集(3)■最大比合并算法(MRc■容量为s=[h,,,+h1…hn=(h2+h2+,+h(+h1nhC-log(+p∑■分集增益为h2+1hP+,+h16发送分集(1)发送分集(2)■采用多个发送天线,一个接收天线的分集方式,能够抗衰落■如果和接收分集保持相同的总的发送功率,则每个发送天线的发送功率为发送分集的1MC=log(1-(p/M∑h■分集增益为(内2+h2F÷.+h)/M发送分集(3)发送分集(5)■上面的发送分集方案是在发送端不知道信道信息的情况下得到的性能,如果发送端准确地知道信道的信息,可以获得与接收分集相同的性S能,下面以2个天线的情况为例加以说明。√h22+|h22■对发送的信息进行预处理,令h2发送分集(6)发送分集(7)■则■系统增益为r= hs+nh2+1h2+.+h2h *s,+h,.s+n■容量为hIh,.s+nN4P+1212°h1P+1h2PC=log(+*∑2)2+|h2*s+n分层空时结构(1)分层空时结构(2)■为了充分利用MMO的信道容量,G. OSchin提出■将信源数据分为多个数据子流,分别经过多个信道编了分层空时结构( BLAST: Bel-laboratories码器编码,或不经过信道编码,直接送入调制映射器Layered Space-Time进行信号映射。输出的多路调制信号进行空间域和时间域的信号构造(对角结构、垂直结构等)后,再由■ BLAST的优点是真正意义上实现了高数据通信多个发射天线发射出去.经无线信道传播后,由多个因为它在多条并行信道里发送的是独立的、没有冗余接收天线接收。在接收机中经空时检测、解调、译码,的信息流,所以它的传输速率将远大于利用传统技术得到判决数据。所得到的传输速率分层空时结构(3)分层空时结构(4)■特点高散射高信噪比T开环系统,因为 BLAST的发射机不需要信道的data ende信息,只需在接收端进行信道预澳Fig 1 V-BLASTHigh-lerei syster dagra:m分层空时结构(5)分层空时结构(6)■发送端将单个用户的数据部变并到多个发送天线上,同时l D-BLAST( Diagonal Bell Laboratories Layered的、并行的发送这些数据,利用多输入和多输出方式在同Space-Time)技术是一种在接收端和发送端均使频率上传输并行信息流。如果信道是多径散射环境足够用多天线矩阵,并运用一种较好的钟层编码的结构,强,在接攻端可以采用 BLAST算法,恢复出原始信号码块在空时结构中分散在对角线在独立的瑞利散射环境中,这种处理技术理论上以使容量与发送天线数目成线而且接近于■ BLAST根据构造方式的不同,可以分为对角结构(D-Shannon容量极限的90%,但是这种算法较复杂BLAST: Diagonal BLAST)和垂直结构( V-BLAST实现较困难Vertical blast)。■ V-BLAST( Vertical BLAST)是一种简化的BLAST检测算法,也就是码块垂直分散在每根天线上在室肉慢表环境中其频谱效率可以达到40bits/Hz。8分层空时结构(7)分层空时结构(8)对角结构的检测也是对角线进行处理的。比如现在需要如图三阶示,设发送天线数检测第1路数据,a3:图中对角线(蓝色)以上部为M=5,5路数括流在5根天线上循环发,比如对于第1分(红色)都是未检测数据,对角线以下部分(绿色)路,第1个数据a在天熊1都是已测数据。对于数据干扰抵消法将巳检测的时间t泼送,第2个数据在b1,c1,d1,e1抵消,再进行检测;对于数据2,用干扰天线2上时间发送,5个时抵消法将已检测的b:;2d抵消,再用干扰置零法将未控间段完成一个循环测的巳2消除,再进行检测,依此类推。分层空时结构(9)分层空时结构(10)■发射机采用循环变动的结构;就避免了某一路数据因为信道条件的不好,而导致连续的误码,从如图四所示,设发射天线数而影响整个接收机的性能.D- BLAST能够达到为M5,5路数据流分別在5根天线上并行发送,第Shannon容量的90%,其运算极其复杂;所以贝路的数据恒在天线1尔实验室又进一步提出了 V-BLAST算法上发送:第二路的数据也恒在天线2上发送;等等依次类推分层空时结构(11)分层空时结构(12)广在检测时间!1的数据时,先计算出信道转移炬阵■ V-BLAST迫零算法的伪逆,取出其中模数最小的行向量,亦即对应于最大信噪比■迫零(ZF)矢量(w:i=1,2…,M)的数椐,假设为C1,用干扰置零法将术检测的a1hd,消除从而进行C1的检测,检测后的C1应在总的接收信号去掉它的影响,并且在信道转移矩阵中去掉相应的列向量,生成新的信7(H);=道矩阵;再计算此信道粳阵的伪逆,依此类推其中(为H的第j列,d为 Kronecker delta函数,迫零炬阵HH(伪逆)分层空时结构(13)分层空时结构(14)≯假设发送信号向量为a=(x1,42…,ax),对应的N维摄■V- BLAST迫零加干扰消除算法向量为由矩阵理论可知,矩阵H的列数越少,迫零失量的模越小所以性能越好y=Wr=(H"H)H"(Ha+v)=a+H"H"*v分层空时结构(15)分层空时结构(16)V- BLAST加干扰消除检测算法是一个循环过程,包括优化排序方法■以下是一个循环递归过程的选取W;=(G,)rGI=H=(HH)H(ZF这样就判决出了一个信号.然后把它的影响从接收信号中减去,并去掉k,= arg min (G;lI信道转移矩阵肀相应的列,得到新的转移矩降,并确定新竹伪迸阵,确定耕的判决顺序注:1k1,k为检测过程的排序2k1为追零矩阵G1中具有最小模值的行向k:= argmin(G21),‖表示H中去掉的量第《列后卓伪逆分层空时结构(17)分层空时结构(18)a的第k个成分检测后的SNR为■最小均方误差(MMSE)算法H*=( I+H"H)H在栓测过程中,不同的推序会产生不同的P1:例如M=3的系统,一般来说,先检测1和先检测2,所褥的■只是迫零矢量变化,不能严格迫零,但是使总的嗓声加干是不一样的。假没的所有成分均采用相同的消除方法:则扰的方差最小。信噪比内最小的成分将决定系純的误码率性能。因此,该系统中我们可以采用一种最小信噪比最大亿的概念。在榍环检测过程中,每一步我们都选择最好的,从这种将最小信嗅比最大化的意义上来说,就可以萩得最优化排序510
- 2021-05-06下载
- 积分：1
μC/OS-II操作系统在STM32上的移植
详细介绍μC/OS-II操作系统在STM32上的移植过程，引导初学者完成基本的操作系统架构的创建。建立工程使用(我使用版)在目录下建立工程,工程名为。选一个系列的芯片,哪一个都无所谓(我选的是因为我的板子就是用这个芯片),接下来要注意的是当弹出是否拷贝启动代码到工程文件夹时要选,因为标准外设厍里已经有启动代码了。将里的顶层日录名改为,并将第一个名改为把日录下所有和文件加载到工程里的在下建立一个目录用来放置系统初始化代码。把拷贝到文件夹拷贝到文件夹中。是中断服务程序文件。是标准外设库的配置文件,对于工程中不需要的外设,可以注释掉里面的包含的头文件。这里我建议先仅留下,用到什么再打开什么,这样编译起来快一点,当然也可都留着。使用标准外设库事实上标准外设库的使用在中的节中已有说明,下面我把其中的步骤罗列一下根据所选芯片,把中的启动代码加到工程中,这一步在上面凵经做过了。在的行,根据所选芯片类型,去掉相应注释,这里我去掉行的注释(大谷量型片)去掉行的注释,启用标准外设库。在的行,根据所选芯片主频,去掉相应注释,默认注释已去掉,如果你的芯片主频是,就不用做修改了,这里我的芯片是注释去掉注释跑马灯程序现在可以使用标准外设库了,下面以一个简单的跑马灯程序说明。在日录下建立作为系统入口在下建立一个日录用来放置板级支持代码,建立代码如下:在中建立组,并将各种代码加入。在工程的选项卡的中添加选项卡中选选项卡中选选项卡选打钩,这一步大家可以根据自己手上的仿真器做不同选择。编译运行。在上的移植详解虽然目前网上凵经有不少关于在上的移植版本,包括也有官方移植版本。但这些版本具体是怎么移植出来的,又该怎么基于移植好的开发应用软件,网上介绍的并不多。这里介绍一下我的移植经历,希望对大家有所帮助。我的移植基本上是从零开始的。首先想要做好移植,有两方面的內容是必须要了解。日标芯片内核原理虽然我们移植的目标芯片是,但操作系统的移植基木是针对内核(以下简称)而言的,所以我们只需了解内核就好了。片就是内核加上各种各样的外设。怎么才能了解呢?看一本书权威指南(宋岩译,网上多的很)就好了,很多同学可能想,看完这本书移植的新鲜劲都没了,因此我把该书和移植有关的章节都刎了出来,并对其中的重点内容进行介绍,我数了数相关章节还不到页,就这点内容,总要看了吧。相关章节如下概览主要了解的概貌。刚开始看时不用追求仝部理解,后面会有详细介绍,很多内容多看几遍就明白。其中指令集,只要了解,只使用就了基础寄存器组通用寄存器堆栈寄存器有两个,和同时只能看见一个引用时,引用的是正在使用的那个可用于异常服务和应用程序只能用于应用程序系统复位后,用的堆栈指针是连接寄存器,又名,存储返冋地址程序计数寄存器,又名特殊功能寄存器程序状态字寄存器组(中断屏蔽寄存器组(控制寄存器(程序状态字寄存器组()分为应用程序中断号执行每个都是位,由于这个寄存器有效位是错开的,因此可以组合访问。中断屏蔽寄存器组(),这三个寄存器用于控制异常的使能和除能。控制寄存器()它有两个作用:定义特权级别选择当前使用哪个堆栈指针操作模式和特权极别操作模式处理者模式和线程模式异常处理:处理者模式主程序:线程模式不区分特权级和用户级,程序始终工作在特权级这两个堆栈指针的切换是全自动的,就在出入异常服务例程时由硬件处理。没什么好讲的,需要看。复位序列初值初值复位向量异常异常类型分为系统异常编号和外部中断大于优先级支持个固定的高优先级和多达级的可编程优先级。在中,每个中断都有一个优先级配置寄存器(个,用来配置该中断的优先级。但该寄冇器并不是每个位都被使用,不同制造商生产的芯片不相同,譬如使用位,也就是说支持个可编程优先级(参考注意该寄存器是以对齐的,因此每个中断的优先级配置寄存器位有效,位无效。对于优先级,又分为抢占优先级和亚优先级,中的应用程序中断及复位掉制寄存器的优先级分组描述了如何划分抢占优先级和亚优先级什么意思?以为例,优先级配置寄存器不是位有效吗,如果中的优先级分组值为,则优先级配置寄冇器的位确定抢占优先级,位确定亚优先级。此时所有中断有个抢占优先级,每个抢占优先级有个亚优先级。抢占优先级高的中断可以抢占抢占优先级低的中断,即抢占优先级决定了中断是否可以嵌套相同抢占优先级的中断不能嵌套,但当抢占优宄级相同的异常有不止一个到来时,就优先响应亚优先级最高的异常。参考附求表表中断优先级寄存器阵列共系统异常优先级寄冇器共个优先级相同,看中断号,中断号小的优先。向量表初始在处,可以通过向量表偏移量寄存器(地址:)更改,般无需更收。中断输入及挂起行为需要看。异常可不看和主要用在分特权级和用户级的操作系统,不区分特权级和用户级可以不管这个东西。这里说点题外话,一开始我很奇怪为什么会提供这种中断,因为这种中断一般都是用在大型的操作系统上,如系统上,可又不提供,应该是无法移植系统。后来我才知道是针对没有的嵌入式系统而设计的不过还是很怀疑有人会在像这种芯片上用中断主要做上下文切换,也就是任务切换,是移植过程中最重要的中断。主要有两点中断是手工往的悬起寄存器中写产生的(由写)中断优先级必须设为最低在讲移植代码时会介绍具体是如何做的。对于的部分应认真研读一下。与中断控制负责芯片的中断管理,它和内核紧密相关。如果对于中断配置不是很了解,可以看看节讲述了定时器,需要看。中断的具体行为中断/异常的响应序列当开始响应一个中断时以及入栈取向量选择堆栈指针,更新堆栈指针,更新连接寄存器,更新程序计数器对移植米说,需要注意异常返同在中,进入中断时,寄存器的值会被自动更新。节对史新后的值进行说明。这里统称。返回时通过把往里写来识别返回动作的。因为是一个特殊值,所以对于,汇编语言就不需要类似这种指令,而用语言开发时,不需要特殊编译器命令指示个函数为中断服务程序。实际上,中断服务程序如果是代码编写,汇编成汇编代码,函数结尾一般是嵌套的中断只要注意:中断嵌套不能过深即可。和这两节说明对中断的响应能力大大提高了,主要是硬件机制的改进。但对移植来说,并不需要关注异常返回值对不同状态进入中断时,寄存器的值进行说明,需要看。这里有一点需要注意,该点在讲移植代码时再介绍利对移植来说,并不需要关注。的低层编程这·章仅需关注节,因为对移植来说汇编与的接口是必须面对的。汇编与的接口有两点需要知道当主调函数需要传递参数(实参)时,它们使用。其中传递第一个,传递第个在返冋时,把返冋值写到中在函数中,用汇编写代码时,可以随便使用,而使用则必须先以上内容和移植多少都有些关系,刚开始看,可能不太明白,多看几遍就好了。
- 2020-12-07下载
- 积分：1
