Language
Country/Area
No result found
Il fantastico viaggio della stima del canale: come ottimizzare i segnali di trasmissione?
Nelle comunicazioni wireless, le informazioni sullo stato del canale (CSI) si riferiscono alle caratteristiche note del canale del collegamento di comunicazione. Descrive come un segnale si propaga da un trasmettitore a un ricevitore e rappresenta gli effetti combinati di diffusione, dissolvenza e attenuazione sulla distanza. La stima del canale è questo metodo. L'acquisizione delle informazioni sullo stato del canale consente alle trasmissioni di adattarsi alle condizioni attuali del canale, il che è fondamentale per ottenere comunicazioni affidabili ad elevate velocità di dati nei sistemi multi-antenna.
Il CSI deve essere stimato al ricevitore, solitamente quantizzato e restituito al trasmettitore.
Pertanto, il trasmettitore e il ricevitore potrebbero avere informazioni sullo stato del canale diverse. Il CSI del trasmettitore e il CSI del ricevitore sono chiamati rispettivamente CSIT e CSIR.
Diversi tipi di informazioni sullo stato del canale
Le informazioni sullo stato del canale sono sostanzialmente divise in due livelli: CSI istantaneo e CSI statistico. CSI istantaneo (o CSI a breve termine) significa che le condizioni attuali del canale sono note, il che può essere considerato come la conoscenza della risposta all'impulso del filtro digitale. Ciò offre l'opportunità di adattare il segnale trasmesso in modo che il segnale ricevuto sia ottimizzato per il multiplexing spaziale o per bassi tassi di errore di bit.
CSI statistico (o CSI a lungo termine) indica le caratteristiche statistiche del canale noto. Questa descrizione può includere, ad esempio, il tipo di distribuzione in dissolvenza, il guadagno medio del canale, la componente di visualizzazione diretta e la correlazione spaziale. Come il CSI istantaneo, queste informazioni possono essere utilizzate anche per l'ottimizzazione della trasmissione. Infatti, l'acquisizione del CSI dipende dalla velocità con cui cambiano le condizioni del canale. Nei sistemi a dissolvenza rapida, le condizioni del canale cambiano rapidamente durante la trasmissione di un singolo simbolo di informazione, quindi è ragionevole solo il CSI statistico.
Al contrario, nei sistemi a dissolvenza lenta, il CSI istantaneo può essere stimato con ragionevole precisione e utilizzato per l'adattamento della trasmissione per un periodo di tempo prima di diventare obsoleto.
Nei sistemi reali, il CSI esistente di solito rientra tra questi due livelli; il CSI istantaneo presenta qualche errore di stima/quantizzazione ed è combinato con informazioni statistiche.
Stima CSI
A causa delle condizioni del canale in costante cambiamento, il CSI istantaneo deve essere stimato a breve termine. Un approccio popolare è la cosiddetta sequenza di addestramento (o sequenza pilota), in cui viene inviato un segnale noto e la conoscenza combinata dei segnali trasmessi e ricevuti viene utilizzata per stimare la matrice dei canali.
Combinando i segnali di addestramento ricevuti, è possibile stimare la matrice dei canali.
Nell'elaborazione del segnale, esistono molteplici strategie per stimare il CSI, le più comuni delle quali sono la stima dei minimi quadrati (stima LS) e la stima dell'errore quadratico medio minimo (stima MMSE). Inoltre, con il progresso della tecnologia di deep learning, la stima delle informazioni sullo stato del canale utilizzando le reti neurali ha iniziato a mostrare buone prestazioni e può ridurre il numero di segnali pilota richiesti.
Assistenza dati e stima cieca
Nei metodi assistiti dai dati, la stima del canale si basa su alcuni dati noti, come sequenze di addestramento o dati pilota, che vengono condivisi tra il trasmettitore e il ricevitore. Mentre nel metodo cieco la stima si basa solo sui dati ricevuti senza alcuna sequenza di trasmissione nota.
I metodi assistiti dai dati richiedono una maggiore larghezza di banda, ma possono ottenere una migliore precisione nella stima del canale rispetto alla stima cieca.
Pertanto, esiste un compromesso tra accuratezza e costi generali tra i metodi basati sui dati e la stima cieca.
Conclusione
In sintesi, la stima delle informazioni sullo stato del canale è fondamentale per le prestazioni dei sistemi di comunicazione wireless, sia attraverso metodi tradizionali che tramite tecnologia di deep learning, la ricerca futura continuerà probabilmente a ottimizzare queste tecnologie di stima per far fronte al crescente numero di trasferimenti di dati. requisiti. Nel futuro delle comunicazioni wireless, in che modo le informazioni sullo stato dei canali influenzeranno la nostra qualità della vita?
