LTEAMIM应用.docVIP

1概述 天线技术和信号处理技术的发展，也让越来越多的人意识到通过多天线技 术实现传输速率的増加是一种有效方式。MIMO（ mutiple input mutiple output ,多输入多输出）技术应运而生，它通过采用空时编码（STC ）, 利用多天线阵列实现空间分集、复用或者波束赋形，在有限的带宽内极大 的提高了频谱效率。因此，MIMO成为Wimax, LTE, 802.11n以及几乎 所有未来热门的无线通信系统所必不可少的关键技术之一。 3GPP Release8版本中定义的LTE采用了 MIMO技术，其下行的峰值速 率最高可达 300 Mbp （ 4x4 MIMO ）和 150 Mbps （ 2x2 MIMO ）。为 了保持3GPP标准的技术优势和市场竞争优势，3GPP于2008年4月正 式开始了 LTE演进标准——LTE-Advanced （以下简称LTE-A ）研究和制 定，采用了上行4x4 MIMO和下行8x8MIM?技术。 2LTE-A MIMO应用场景 回顾香农定理，信道极限速率与可用带宽及信噪比有关系。在带宽一定的 条件下只有打信噪比的主意了。也就是通过提升信噪比来提速，但是当信 噪比提升到一定程度后再提升信噪比的话，速率虽然会提升，但提升的不 明显了，画成曲线的话，其走势类似对数曲线, C = BL0G2 +(1+ S/N) ( 1) 可见，当信噪比很差的时候，通过提升信噪比可使速率明显提升，因此应 用传输分集和波束赋形技术可以有效提高接收信号的信噪比，从而提高传 输速率和覆盖范I 输速率和覆盖范I 而当信噪比已经不错的情况下，再通过提高信噪比来 获取速率的提升就不明显了。这也是为什么尽管成本高，运营商也会让 MIMO空分复用模式登场的原因。即在现实中，信噪比很好的条件下想要 大幅提升速率只有另辟蹊径，通过空间这个新的维度来增加速率了，也就 是说，在离基站信号不远的条件下适合MIMO的空分复用模式。而在基 站边缘或覆盖不好的情况下，用波束赋形来提升信噪比更适合。下面来详 细看看LTE-A MIMO技术的分类和应用场景。 2.1空分复用 无线信号在密集城区、室内覆盖等环境中会频繁反射，使得多个空间信道 之间的衰落特性更加独立，从而使得空分复用的效果更加明显。无线信号 在市郊、农村地区多径分量少，各空间信道之间的相关性较大，因此空分 复用的效果要差许多。 现实中MIMO通信网络的部署也能从上述分析中得到启示：在一个典型 的小区蜂窝网中，基站往往架设在较高的地方，四面开阔，极少有反射体 和遮挡物，所以为了保证MIMO系统享有较好的性能，通常在基站侧 拉大天线间的间距（至少为5-10倍波长），从而保证足够多的不相关的 多径信号；而在用户侧情况就不同了。我们周围充斥着大量的建筑、墙 体，用户本身就处在天然的、丰富的反射体包围中，所以用户设备一般不 需要太大的天线间距就可以满足性能的需求（一般为波长的0.5?1倍）， 现在不用担心将来的手机长着像牛角一样分叉的天线了。 对于适用于密集城区地区的MIMO应用，可以用开环MIMO和闭环 MIMO 2种MIMO模式选择，如图所示。1其中闭环MIMO由于基站依 赖终端的反馈信息进行预编码，对环境要求较高，但由于拥有PMI/RI的 反馈调整，其数据可靠性较强，?对于开环MIMO，其健壮性较强，对SNR 要求和信道相关性要求不如闭环MIMO严格 节环MIMO:宋赖反馈馆息 节环MIMO:宋赖反馈馆息 1 MIMO空分复用的2种实现形式:开环与闭环 2.3双流波束赋形=波束赋形+空分复用 波束赋形（智能天线）是否能实现明显增益，受到无线环境的影响。无线 环境可以分为以下2种： 1）直视信道（LOS , line of sight）具有贫散射环境，更有利于智能天线 的使用：天线阵元间相关性高、主径明显、能量集中、赋形算法简单、受 信道估计精度影响小，智能天线易获得增益。 2)非直视信道(NLOS , none line of sight)具有富散射环境，智能天线较 难获得明显增益：天线阵元相关性低、主径不明显、能量分散、赋形算法 较复杂，受信道估计精度影响大，更适合使用MIMO空间复用。 CtTtl龙迮2洚元4 CtTtl 龙迮2 洚元4 为了协调波束赋形与空分复用的矛盾，双流波束赋形正是将波束赋形和空 分复用结合起来，扬长避短的一种方案。它在一副天线阵元上叠加2套赋 形权重，形成2个波束，在终端角度看来，形成2个等效的虚拟天线。 2个虚拟天线上可以一个用户终端传送不同的数据，即空分复用；也可以 给2个不同的用户终端传送数据，也就是空分多址。 为了实现双流波束赋形，中国移动的TDD-LTE基站一般具备8天线，如 下图红色虚线框中所示。为了实现双流波束赋形，8根天线分为两组。 ?两