移动通信技术 MIMO技术 4.LTE关键技术-MIMO （资料）.docVIP

PAGE 第 PAGE 10页（共 NUMPAGES 11页） LTE的MIMO 技术 MIMO基本概念 多天线技术是移动通信领域中无线传输技术的重大突破。通常，多径效应会引起衰落，因而被视为有害因素，然而，多天线技术却能将多径作为一个有利因素加以利用。MIMO (Multiple Input Multiple output：多输入多输出)技术利用空间中的多径因素，在发送端和接收端采用多个天线，如下图所示，通过空时处理技术实现分集增益或复用增益，充分利用空间资源，提高频谱利用率。 图 STYLEREF 2 \s 1.1 SEQ 图 \* ARABIC \s 2 1 MIMO系统模型 总的来说，MIMO技术的基础目的是： ● 提供更高的空间分集增益：联合发射分集和接收分集两部分的空间分集增益，提供更大的空间分集增益，保证等效无线信道更加“平稳”，从而降低误码率，进一步提升系统容量； ● 提供更大的系统容量：在信噪比SNR足够高，同时信道条件满足“秩1”，则可以在发射端把用户数据分解为多个并行的数据流，然后分别在每根发送天线上进行同时刻、同频率的发送，同时保持总发射功率不变，最后，再由多元接收天线阵根据各个并行数据流的空间特性，在接收机端将其识别，并利用多用户解调结束最终恢复出原数据流。 LTE系统中的MIMO模型 无线通信系统中通常采用如下几种传输模型：单输入单输出系统SISO、多输入单输出系统MISO、单输入多输出系统SIMO和多输入多输出系统MIMO。其传输模型如下图所示。 图 STYLEREF 2 \s 1.2 SEQ 图 \* ARABIC \s 2 1 典型传输模型示意图 在一个无线通信系统中，天线是处于最前端的信号处理部分。提高天线系统的性能和效率，将会直接给整个系统带来可观的增益。传统天线系统的发展经历了从单发/单收天线SISO，到多发/单收MISO，以及单发/多收SIMO天线的阶段。 为了尽可能的抵抗这种时变-多径衰落对信号传输的影响，人们不断的寻找新的技术。采用时间分集（时域交织）和频率分集（扩展频谱技术）技术就是在传统SISO系统中抵抗多径衰落的有效手段，而空间分集（多天线）技术就是MISO、SIMO或MIMO系统进一步抵抗衰落的有效手段。 LTE系统中常用的MIMO模型有下行单用户MIMO（SU-MIMO）和上行多用户MIMO（MU-MIMO）。 SU-MIMO（单用户MIMO）：指在同一时频单元上一个用户独占所有空间资源，这时的预编码考虑的是单个收发链路的性能，其传输模型如下图所示。 图 STYLEREF 2 \s 1.2 SEQ 图 \* ARABIC \s 2 2 单用户MIMO MU-MIMO（多用户MIMO）：多个终端同时使用相同的时频资源块进行上行传输，其中每个终端都是采用1根发射天线，系统侧接收机对上行多用户混合接收信号进行联合检测，最后恢复出各个用户的原始发射信号。上行MU-MIMO是大幅提高LTE系统上行频谱效率的一个重要手段，但是无法提高上行单用户峰值吞吐量。其传输模型如下图所示。 图 STYLEREF 2 \s 1.2 SEQ 图 \* ARABIC \s 2 3 多用户MIMO MIMO系统模型 MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。下图所示为MIMO系统的原理图。  MIMO关键技术 为了满足系统中高速数据传输速率和高系统容量方面的需求，LTE系统的下行MIMO技术支持2×2的基本天线配置。下行MIMO技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。与下行MIMO相同，LTE系统上行MIMO技术也包括空间分集和空间复用。在LTE系统中，应用MIMO技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。因此，在当前阶段上行仅仅支持上行天线选择和多用户MIMO两种方案。 空间复用 空间复用的主要原理是利用空间信道的弱相关性，通过在多个相互独立的空间信道上传输不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。LTE系统中空间复用技术包括：开环空间复用和闭环空间复用。 MIMO系统的空间复用原理示意图如下所示。 空间分集 采用多个收发天线的空间分集可以很好的对抗传输信道的衰落。空间分集分为发射分集、接收分集和接收发射分集三种。 发射分集 发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。 发射分集包含