LTE筆記: beamforming 和 precoding (2)

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在這篇文章中, 我們將依據此篇文章的說明,
解釋 beamforming 和 precoding 其中的差異:
http://ma-mimo.ellintech.se/2017/10/03/what-is-the-difference-between-beamforming-and-precoding/

在最寬廣的意義上, beamforming 和 precoding 是一致的,
兩者都在多天線的架構下, 以MIMO的通訊架構,
並基於接收端不同位置的通道資訊,
透過資料的預先處理, 提高接收端的SINR, 以及系統效能,
但若是我們進一步細分, 則可以把 beamforming在分成兩種:
digital beamforming 和 analog beamforming, 如下圖所示:

來自: http://ma-mimo.ellintech.se/2017/10/03/what-is-the-difference-between-beamforming-and-precoding/

其中, 數位 beamforming 就是上一篇文章中說的 precoding 技術,
該技術為每一根天線的資料設計 precoder, 並分別在每一個天線上傳輸不同資料,
而類比 beamforming 則是一般指涉的 beamforming 技術,
此時, 每一根天線的資料都相同, 差異的只有資料間的相位差,

在天線場型上, 數位和類比的 beamforming 也有顯著差異,
一般來說,  類比 beamforming 由一個主波束 (main lobe) 和多個旁波束 (side lobe) 組合,
主波束的方向經過設計, 而旁波束則否, 易造成干擾,
相較之下,  數位 beamforming 擁有較高自由度進行設計,
因此, 其場型多變, 並能夠同時抑制對其他使用者的干擾,

若是我們考慮應用情境,  類比 beamforming 的技術較適合有直視路徑 (LOS) 的情況,
當有 LOS 時, 我們可以根據方向角, 來設計主波束的方向,
例如: https://note-on-clouds.blogspot.tw/2018/01/lte-beamforming.html

雖然類比 beamforming 的技術, 限縮了precoding 的自由度以及通訊增益,
但是另一方面, 低設計複雜度, 直觀的物理意義, 以及實作成本,
也使得類比 beamforming 更容易普及應用於MIMO系統中,
考慮到兩者的優缺點, 現今有一些討論複合式的架構 (hyper-beamforming),
以期待在低成本, 低複雜度的前提下,
提供較高的空間重複利用性, 以及系統通訊效能.

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