Введение
Известные характеристики канала связи
В беспроводной связи информация о состоянии канала (CSI) представляет собой известные характеристики канала связи. Эта информация описывает, как сигнал распространяется от передатчика к приемнику и отражает совокупное влияние таких факторов, как рассеяние, затухание и ослабление сигнала с расстоянием. Процесс определения этих характеристик называется оценкой канала. Информация о состоянии канала позволяет адаптировать передачу к текущим условиям канала, что критически важно для обеспечения надежной связи с высокой скоростью передачи данных в системах с множеством антенн. Оценка CSI производится на приемнике, а затем, как правило, квантуется и передается обратно на передатчик (хотя оценка канала обратной связи возможна в системах с дуплексированием по времени (TDD)). Таким образом, передатчик и приемник могут располагать разной информацией о состоянии канала. Информация о состоянии канала, доступная на передатчике, и информация о состоянии канала, доступная на приемнике, иногда обозначаются как CSIT и CSIR соответственно.
In wireless communications, channel state information (CSI) is the known channel properties of a communication link. This information describes how a signal propagates from the transmitter to the receiver and represents the combined effect of, for example, scattering, fading, and power decay with distance. The method is called channel estimation. The CSI makes it possible to adapt transmissions to current channel conditions, which is crucial for achieving reliable communication with high data rates in multiantenna systems. CSI needs to be estimated at the receiver and usually quantized and feedback to the transmitter (although reverse link estimation is possible in time division duplex (TDD) systems). Therefore, the transmitter and receiver can have different CSI. The CSI at the transmitter and the CSI at the receiver are sometimes referred to as CSIT and CSIR, respectively.
Различные виды информации о состоянии канала
Существует два основных уровня информации о состоянии канала (CSI): мгновенный CSI и статистический CSI. Мгновенный CSI (или краткосрочный CSI) означает, что известны текущие характеристики канала, что можно рассматривать как знание импульсной характеристики цифрового фильтра. Это позволяет адаптировать передаваемый сигнал к этой характеристике и, тем самым, оптимизировать принятый сигнал для пространственного мультиплексирования или достижения низкого уровня битовых ошибок. Статистический CSI (или долгосрочный CSI) означает, что известна статистическая модель канала. Эта модель может включать, например, тип распределения затухания, среднее усиление канала, компонент прямой видимости и пространственную корреляцию. Как и в случае мгновенного CSI, эта информация может быть использована для оптимизации передачи. Получение CSI на практике ограничено скоростью изменения характеристик канала. В системах с быстрым затуханием, где характеристики канала быстро меняются в течение передачи одного информационного символа, целесообразно использовать только статистический CSI. С другой стороны, в системах с медленным затуханием мгновенный CSI может быть оценен с достаточной точностью и использован для адаптации передачи в течение некоторого времени до его устаревания. В практических системах доступный CSI часто занимает промежуточное положение между этими двумя уровнями: мгновенный CSI с некоторой погрешностью оценки/квантования комбинируется со статистической информацией.
Математическое описание
В узкополосном канале с плоским замиранием и множеством передающих и принимающих антенн (MIMO) система моделируется таким образом, что информация о состоянии канала может быть оценена с помощью нейронной сети, например, 2D/3D CNN, что позволяет добиться более высокой производительности при меньшем количестве пилотных сигналов. Основная идея заключается в том, что нейронная сеть способна эффективно интерполировать данные во времени и частоте.
Оценка с помощью данных против слепой оценки
При использовании метода, основанного на опорных данных, оценка канала строится на основе известных данных, доступных как передатчику, так и приемнику, например, обучающих последовательностей или пилот-сигналов.