LTE中的多天线系统

2008年9月28日星期日

LTE 的性能目标

î总体性能目标

–灵活的频谱使用，增强的吞吐能力

Æ吞吐能力:–在20MHz 的带宽下，下行峰值速率达到100Mbit/s (频谱效率约5bit/s/Hz)–在20MHz 的带宽下，上行峰值速率达到50Mbit/s (频谱效率约2.5bit/s/Hz) Æ时延性能:–控制平面减少状态转换时延(100ms)Significant reductions in transition times from idle or dormant states to active state (50-100ms)–用户平面无线接入网络数据传输时延小于5 毫秒Radio access network latency below less than 5 ms in unloaded condition (ie single user with single data stream) for small IP packet B r o a d b a n d E x p e r i e n c e A n y w h e r e

LTE吞吐能力估算

※简单估算（20MHz带宽LTE系统）.

ÆResource Block (RB) –频域：12个15KHz宽度的子载波时域：1个子帧（1ms）

Æ假设采用64QAM调制，编码比例（Coding Rate）1，则1个符号可传输6个比特

Æ20MHz传输带宽下共100 RB （无线资源块）

Æ采用短CP (Normal CP)，每个子帧共14个符号，假设其中2个符号用于控制信息

Æ理论峰值吞吐能力估算:

SISO: 12 x (14-2) x 6 x 100 x 1000 = 86.4Mbps

MIMO (2x2, 4x2)doubles the rate > 150Mbps

MIMO (4x4)quadruples the rate > 300Mbps

•High class UEs category 5 (With 4 RX antenna) may exceed 300 Mbps

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LTE 中的多天线技术

Æ多天线技术是实现LTE 系统100Mbps 传输能力的重要手段

Æ通用的多天线技术有如下几类：

–发射分集Transmit Diversity (用于控制和数据信道)

–空间复用Spatial Multiplexing (用于数据信道)

–波束赋形Beam Forming (用于数据信道)

ÆUE 侧使用两个接收

天线

MAS –发射分集技术(1)

目的：在下行链路方向，利用多天线来增加发射数据的分集度，从而克服信道衰落，增强数据传输的可靠性

特点：开环技术，多采用非相关天线（Uncorrelated Antennas）

2 Antennas SFBC (采用Alamouti算法的空频块编码)

A stream to 2 / 4 Antennas

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SFBC

(2 TX Antennas)

SFBC + FSTD

(4 TX Antennas)

MAS –下行小区参考信号结构2008年9月28日星期日

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MAS –预编码和码本

Æ预编码目的:

u 改善SNR u 减少干扰

Æ反馈内容:

u Channel Quality Indication

Wideband （宽带）Narrowband （窄带）u Precoding Matrix Indicator (PMI)

Æ支持频率选择性调度和频率非选择性调度ÆDL SU-MIMO 的码本数量

u For 2-Tx antennas: 6 and For 4-Tx antennas: 16.

Æ码本方案可适用于不同的天线配置

u 相关天线和非相关天线阵列Correlated and un-correlated.u 交叉极化和线性天线阵列

Cross-polarization and linear array.

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MAS –

SU-MIMO (DL)

îSU (单用户) –MIMO

–改善单用户速率

–同时传送多个数据流给一个用户

–有效改善信道条件好的用户的数据传输效

果

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日星期日

MAS –专用参考信号的波束赋形

（Beamforming with dedicated RS ）

î闭环波束赋形（使用专用参考信号Closed-loop beamforming with dedicated RS ）

–需要每个波束赋形信道的专用参考信号Dedicated RS.–天线数量增加是可以使用相对更少的参考信号.

–在基站侧需要发射校准（relative Rx to Tx path calibration ）–TDD 系统，可以充分利用上下行传输链路相同的传输特性–需要上行sounding 或其它信息来进行下行发射的波束赋形–适合于天线数量大于4的情况

î闭环空间复用

–每个发射天线使用公共参考信号（Common RS ）.–需要定义对应不同天线数量的码本，终端UE 需要计算和反馈PMI –通常需要快速的PMI 反馈.

–不需要校准.

多天线配置与适合技术

Æ天线数目（Up to 4 antennas versus more than 4 antennas）–Up to 4 antennas, the precoding is defined and the gain is confirmed with both correlated and uncorrelated antennas.

–More than 4 antennas,

Common RS for more than 4 antennas will make the overhead very high

–Agreement on Beamforming with dedicated RS

Æ天线间距（Half lambda spacing versus any antenna spacing）–Precoding based approach is feasible for any antenna spacing.

–Beamforming with dedicated RS is more applicable to correlated antennas.

Æ小结:

–Precoding is more flexible in terms of antenna spacing, polarization and TDD/FDD while the beamforming with dedicated RS is more flexible in terms of number of antennas.

OL Beamforming gain is significant if number of Tx antennas > 4

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