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
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Java面试笔试题大汇总(最全+详细答案)
搜集的 Java面试笔试题，设置最低积分，备份加供诸位道兄下载，没积分的私我是的内部类,其代码如下所小简单的说,如果整型字面量的值在到之间,那么不会新的对象,而是直接引用常量池中的对象,所以上面的面试题中的结果是而的结果是提醒:越是貌似简单的面试题其中的玄机就越多,需要血试者有相当深厚的功力。和的区别答:运算符有两种用法:按位与;逻辑与ε运算符是短路与运算。逻辑与跟短路与的差别是非常巨人的,虽然二者都要求运算符左右两端的布尔值都是整个表达式的值才是之所以称为短路运算是因为,如果左边的表达式的值是右边的表达式会被直接短路掉,不会进行运算。很多时候我们可能都需要用而不是,例如在验证用户登录时判定用户名不是而且不是空字符串,应当写为:二者的顺序不能交换,更不能用运算符,因为第一个条件如果不成立,根本不能进行字符串的比较,否则会产生异常。注意:逻辑或运算符()和短路或运算符()的差別也是如此。补充:如果你熟悉那你可能更能感受到短路运算的强大,想成为的高手就先从玩转短路运算开始吧3114解释内存中的栈堆和静态区的用法。答:通常我们定义一个基本数据类型的变量,一个对象的引用,还有就是函数调用的现场保存都使用内存中的栈空间;而通过关键字和构造器创建的对象放在堆空间;程序中的字面量()如直接书写的和常量都是放在静杰区中。栈空间操作起来最快但是栈很小,通常大量的对象都是放在堆空间,理论上整个内存没有被其他进程使用的空间甚至硬盘上的虚拟内存都可以被当成堆空间来使用。上面的语句中变量放在栈上,用创建出来的字符串对象放在堆上,而这个字面量放在静态区。补充:较新版本的(从的某个更新开始)中使用了一项叫逃逸分析的技术,可以将一些局部对象放在栈上以提升对象的操作性能等于多少?等于多少?答的返回值是的返回值是。四舍五入的原理是在参数上加然后进行下取整。是否能作用在上,是否能作用在上,是否能作用在上答:在以前,中只能是从开始中引入了枚举类型,也可以是类型,从开始,还可以是字符串(),但是长整型()在目前所有的版本中都是不可以的。、用最有效率的方法计算乘以?答:(左移位相当于乘以的次方,右移位相当于除以的次方)。补充:我们为编写的类重写方法时,可能会看到如下所示的代码,其实我们不太理解为什么要使用这样的乘法运算来产生哈希码(散列码),而且为什么这个数是个素数,为什么通常选择这个数?前两个问题的答案你可以自己百度一下,选择是因为可以用移位和减法运算来代替乘法,从而得到更好的性能。说到这里你可能凵经想到了:等价于左移位相当于乘以的次方再诚去自身就相当于乘以,现在的都能自动完成这个优化4/114、数组有没有方法?有没有方法?答:数组没有方法,有的属性。有方法中,获得字符串的长度是通过属性得到的,这一点容易和混淆。在中,如何跳出当前的多重嵌套循环?答:在最外层循环前加个标记如,然后用可以跳出多重循环。(中支持带标签的和语句,作用有点类似于和中的语句,但是就像要避免使用一样,应该避免使用带标签的和,因为它不会让你的程序变得更优雅,很多时候甚至有相反的作用,所以这种语法其实不知道更好)、构造器()是否可被重写()?答:构造器不能继承,因此不能被重写,但可以被重载。、两个对象值相同但却可有不同的这句话对不对答:不对,如果两个对象和满足,它们的哈希码(相同对于方法和方法是这样规定的:如果两个对象相同(方法返回,那么它们的值一定要相同:如果两个对象的它们并不一定相同。当然,你未必要按照要求去做,但是如果你违背了上述原则就么发在使用容器时,相同的对象可以出现在集合中,同时增加新元素的效率会大大下降(对于使用哈希存储的系统,如果哈希码频繁的冲突将会造成存取性能急剧下降)补充:米于和方法,很多程序都知道,但很多人也就是仅仅知道而己,在的大作《》(很多软件公司,《《编程思想》以及《重构:改善既有代码质量》是程序员必看书籍,如果你还没看过,那就赶紧去亚马逊买一本吧)中是这样介绍方法的:首先方法必须满足自反性(必须返回)、对称性(返回时也必须返回)、传递性(和都返回时,也必须返回)和致性(当和引用的对象信息没有被修改时,多次调用应该得到同样的返回值),而且对于任何非值的引用,必须返回实现高质量的方法的诀窍包括:使用操作符检查参数是否为这个对象的引用;5114使用操作符检查参数是否为正确的类型;对于类中的关键属性,检查参数传入对象的属性是否与之相匹配;编写完方法后,问自己它是否满足对称性、传递性、一致性;重写时总是要重写;不要将方法参数中的对象替换为其他的类型,在重写时不要忘掉注解。、是否可以继承类?答:类是类,不可以被继承。补充:继承本身就是一个错误的行为,对类型最好的重用方式是关联关系)和依赖关系()而不是继承关系()、当一个对象被当作参数传递到一个方法后,此方法可改变这个对象的属性,并可返回变化后的结果,那么这里到底是值传递还是引用传递?答:是值传递。语言的方法调用只支持参数的值传递。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时,参数的值訫是对该对象的引用。对象的属性可以在被调用过程中被改变,但对对象引用的改变是不会影响到调用者的。和中可以通过传引用或传输出参数来改变传入的参数的值。在中可以编写如下所示的代码,但是在中却做不到。说明:中没有传引用实在是非常的不方便,这点在中仍然没有得到改进,正是如此在编写的代码中才会出现大量的类(将需要通过方法调用修改的引用置类中,再将对象传入方法),这样的做法只会让代码变得臃肿,尤其是让从和转型为程序员的开发者无法容。和的区别?答:平台提供了两种类型的字符串和,它们可以储存和操作字符串。其中是只读字符串,也就意味着引用的字符串内容是不能被改变的。而类表小的字符串对象可以直接进行修改是中引入的,它和的方法完全相同,区别在于它是在单线程环境下使用的,因为它的所有方面都没有被修饰,因此它的效率也比要高。面试题什么情况下用运算符进行字符串连接比调用对象的方法连接字符串性能更好?如果是少量的字符串拼接,可以用,如果是大量的还是用吧是线程安全的是线程不安全的,很6114明显,的系统开销要大,所以如果我们只有个单线程,考虑速度的话更好。那为什么我们很少见到呢?原因很简单,因为我们有时候很难确定我们创建的系统会不会是多线程的,如果考虑到以后扩展的可能性,则更难确定,所以我们更愿意使用因为它是线程安全的,不用担心以后扩展。面试题请说出下面程序的输出。补充:解答上面的面试题需要清楚两点对象的方法会得到字符串对象在常量池中对应的版本的引用(如果常量池中有一个字符串与对象的结果是),如果常量池中没有对应的字符串,则该字符串将被添加到常量池中,然后返回常量池中字符串的引用;字符串的操作其本质是创建了对象进行操作,然后将拼接后的对象用方法处理成对象,这一点可以用命令获得文件对应的字节码指令就可以看出来。方法就是把该对象放进常量池。、重载()和重写()的区别。重载的方法能否根据返回类型进行区分?答:方法的重载和重写都是实现多态的方式,区别在于前者实现的是编译时的多态性,而后者实现的是运行时的多态性。重载发生在一个类中,同名的方法如果有不同的参数列表(参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同)则视为重载;重写发生在了类与父类之间,重写要求子类被重写方法与父类被重写方法有相同的返回类型,比父类被重写方法更好访问,不能比父类被重写方法声明更多的异常(里氏代换原则)。重载对返回类型没有特殊的要求面试题:华为的面试题中曾经问过这样一个问题为什么不能根据返回类型来区分重载,快说出你的答案吧!返回类型不同不构成重载,重载的机制是参数列表不同,即参数的类型,个数,排列顺序。、描述·下加载文件的原理机制?答中类的装载是由类加载器()和它的子类来实现的,中的类加载器是一个重要的运行时系统组件,它负责在运行时查找和装入类文件中的类。由于的跨平台性,经过编译的源程序并不是·个可执行程序,而是个或多个类文件。当程序需要使用某个类时,会确保这个类已经被加载、连接(验证、准备和解析)和初始化。类的加载是指把类的文件中的数据读入到内存中,通常是创建一个字节数组读入文件,然后产生与所加载类对应的对象。加载完成后,对象还不完整,所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段,这一阶段包括验证7114准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后对类进行初始化,包括:如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化,那么就先初始化父类;如果类中存在初始化语句,就依次执行这些初始化语类的加载是由类加载器完成的,类加载器包括:根加载器()、扩展加载器)、系统加载器()和用户自定义类加载器(的子类)。从)开始,类加载过程采取了父亲委托机制()。更好的保证了平台的安全性,在该机制中自带的是根加载器,其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载,父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载不会向程序提供对的引用。下面是关于几个类加载器的说明:般用本地代码实现,负责加载基础核心类库();从系统属性所指定的目录中加载类库,它的父加载器是又叫应用类加载器,其父类是环境变量或者系统属性所指公应它是应用最广泛的关加载器。它从目录中记载类,是用户自定义加载器的默认父加载器。型变量中能不能存贮一个中文汉字,为什么?答:类型可以存储一个中文汉字,因为中使用的编码是不选择任何特定的编码,直接使用字符在字符集中的编号,这是统一的唯一方法),一个类型占个字节(比特),所以放一个中文是没问题的补充:使用意味着字符在内部和外部有不同的表现形式,在内部都是当这个字符被从内部转移到外部时(例如存入文件系统中),需要进行编码转换。所以中有字节流和字符流,以及在字符流和字节流之间进行转换的转换流,和,这两个类是字节流和字符流之间的适配器类,承担了编码转换的任务;对于程序员来说,要完成这样的编码转换恐怕要依赖于(联合体共用体)共享内存的特征米实现了。、抽象类和接口()有什么异同?答:抽象类和接口都不能够实例化,但可以定义抽象类和接口类型的引用。一个类如果继承」某个抽象类或者实现了某个接口都需要对其中的抽象方法全部进行实现,否则该类仍然需要被声明为抽象类。接口比抽象类更加抽象,因为抽象类中可以定义构造器,可以有抽象方法和具体方法,而接口中不能定义构造器而且其中的方法全部都是抽象方法。抽象类中的成员可以是默认的,而接口中的成员全都是的抽象类中可以定义成员变量,而接∏中定义的成员变量实际上都是常量。有抽象方法的类必须被声明为抽象类,而抽象类未必要有抽象方法、静态嵌套类和内部类()的不同?是被声明为静态)的内部类,它可以不依赖于外部类实例被实例化。而通常的内部类需要在外部类实例化后才能实例化,其语法看起来挺诡异的,如下所示。扑克类(一副扑克)骆昊黑桃红桃草花方块8114构造器洗牌(随机乱序)发牌发牌的位置下片类(一张扑克)内部类骆昊花色点数9114测试代码:汏牌发第一张牌对于非静态内部类只有通过其外部类对象才能创建对象红心自己创建一张牌洗牌后的第一张打印红心面试题下面的代码哪些地方公产生编译错误?注意中非静态内部类对象的创建要依赖其外部类对象,上面的面试题中和方法都是静态方法,静态方法中没有,也就是说没有所谓的外部类对象,因此无法创建内部类对象,如果要在静态方法中创建内部类对象,可以这样做:、中会存在内存泄漏吗,请简单描述答:理论上因为有垃圾回收机制()不会存在内存泄露问题(这也是被广泛使用于服务器端编程的一个重要原因);然而在实际开发中,可能会存在无用但可达的对象,这些对象不能被回收,因此也会导致内存泄露的发生。例如的10/114
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