源于某篇学位论文 

• 利用预编码技术可以有效抑制大规模天线传输中的干扰，提高链路的峰值速率。
• 大规模天线技术在提升性能的同时也存在很大的干扰问题。多天线传输中带来的多径干扰不可忽视。通常在接收端抑制干扰算法通常实现起来较为复杂，若采用预编码技术可以对发送端的数据进行预处理，来达到抑制和干扰消除的目的，不仅能够活得更好的通信效果，同时还能降低接收端接收检测的复杂度。
• 大规模天线技术主要通过预编码技术实现多端口传输，采用预编码技术可以实现多条数据流的并行传输，有效提高了链路的峰值速率，对于通信系统的有效性和可靠性的提升具有很重要的作用。系统中同时进行业务传输的用户数量更多，同时提供更高的频谱利用率。

Todo:上行链路的预编码技术设计与实现

针对5G通信中大规模天线技术的应用，用户侧天线数量增加以及对上行传输速率的要求，结合3GPP中的码本规定，设计并实现基于码本的预编码技术以及基于非码本的预编码技术。
基于码本的预编码技术的实现流程总体上可分为码本设计模块、码本选择模块以及参数反馈模块。基于非码本的预编码技术需要对整体信令传输时序、导频信号等进行设计。

预编码实现原理

 从结果可以发现发射端不再需要知道多天线信道矩阵H，而知道V（共轭转置矩阵，又叫酉矩阵）即可。此处的V即码本。发送端和接收端均可获得，根据一定的准则（信道容量最大或误码率最小）选择符合要求的V矩阵。
预编码矩阵实际上就是在发射端对发射信号S乘以V，再对其进行奇异值分解等处理，这样在接收端需要处理的复杂性与开销大大减少。在预编码系统中，根据信道条件，发射端可以优化发送信号的空间传输特性，使其适配信道条件，在很大程度上降低了接收端对检测算法的依赖程度。

预编码处理过程

信号发射机：可以通过UE侧反馈方式获取信道状态信息，根据获取的信道状态信息，从已规定的预处理矩阵列表中选取性能最佳的预处理矩阵，对信号进行预处理，这是码本的预编码技术。
信道接收端：设计准则可以采用4最小奇异值准则（MSV-SC）、均方误差准则（MSE-SC）、最大容量准则（MC-SC）与最大似然准则（ML-SC）等

预编码技术从预编码矩阵集合的角度可以分为基于码本的预编码技术和基于非码本的预编码技术。
基于码本的预编码技术中预编码矩阵集合是综合多种传输条件进行了统一的规定，其预编码矩阵集合数量有限。
基于非码本预编码矩阵集合是根据信道估计得到的信道响应矩阵进行奇异值分解得到的预编码矩阵，其预编码矩阵集合接近无穷。
实际系统中，发射机和接收机通常不能获得完美的信道状态信息，信道估计存在误差，同时从已规定的预处理矩阵列表中选取的预处理矩阵不一定能完全匹配信道的特性，具有局限性。
基于非码本的预编码技术利用信道的互异性获取信道状态信息，根据信道估计得到的信道特性，不对预处理矩阵进行预先规定，而是根据信道特性进行SVD分解获取预编码矩阵，对信号进行预处理。对于多天线传输中下行链路来说，如果进行传输的每个天线均进行信道状态信息估计，则每根天线需配置导频，导致开销增加。对于多天线传输中上行链路来说，系统导频开销与用户数相关，与基站侧天线端口数目无关。

上下行传输技术的区别

上下行链路在传输技术上基本相同，不同的是发送端与接收端的天线数目以及信道填充方式。
下行链路发送端为基站侧天线端口数目较多，最多可达几百根，采用信道状态参考信息CRS-RS以及解调参考信号DMRS导频信号进行信道填充，用于下行信道估计。
上行链路发送端为用户侧天线端口数目较少，最多为8根，采用信道探测参考信号SRS以及DMRS导频信号进行信道填充，用于上行信道估计。
CSI-RS:用于反馈下行信道状态质量
SRS：用于反馈上行信道状态质量信息
DMRS：用于信号调制与解调

多天线传输主要包括层映射、预编码和波束赋形三个部分。
首先进行层映射，由于数据流的数量和发送天线数量不一致，对编码调制后的数据按照一定的重新排列，将码字映射到空间概念“层”上。之后对数据进行模拟波束赋形，由于5G中天线数量的大量增加，采用波束赋形技术可以协调多根天线同时工作，实时根据发送端和接收端的信道传播条件进行调整，形成具有一定方向性的波束指向接收端。最后对数据进行预编码处理，即将处理过的层数据映射到不同的天线端口上，确定空间维度的资源分配。

层映射

在时域传输中，码字是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据。不同的码字区分不同的数据流，其目的是通过多个天线端口发送多路数据，实现空间复用。
在多天线传输技术中，当发送端数据流与接收端天线数目不相同时，接收端无法解码。由于空间限制等因素，接收端与发送端的天线数量无法匹配，所以需要制定相应的规则，才能实现码字与发送天线的映射，即通过层映射技术进行实现。
层映射是通过一定的规则将码字流重新映射到多个层，每层对应一条有效的数据流。
3GPP 38.211中规定了码字与层映射的关系。层映射将要发送的每个码字的复值调制符号映射到一个或多个层上。通过层映射原本的串行数据流就有了空间的概念，实现了时域到频域的转换。层数通过R1为代表来进行信道中秩的指示，由接收端向发送端反馈有效支持的层数。层数一般来说小于等于信道矩阵的秩。

层映射和预编码联合完成码字到天线端口数据流的处理。

波束赋形

无线信号通过天线端口在空气介质中进行传播时，天线的方向特性决定了无线信号的辐射方向。波束赋形在发送端和接收端都可以使用，以实现空间选择性。
LTE-A：使用的波束赋形技术利用天线的机械转动实现，调整各天线收发单元幅度和相位，使得天线阵列在特定方向上的发射/接收信号相干叠加，其他方向的信号则互相抵消，采用的是物理空间的角度进行机械的调整
5G NR:天线数目大量增加，天线在空间上存在相互干扰，利用机械转动实现过于复杂，所以5G中提出采用智能天线阵列技术进行波束赋形。