LTE MIMO 基本原理介绍

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lte基础原理与关键技术

lte基础原理与关键技术LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术，是由3GPP（3rd Generation Partnership Project）制定的国际标准。

LTE基于OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）和MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）两种关键技术，旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的系统容量。

LTE的基础原理是通过将频谱分成多个小的子载波，并通过OFDMA技术将数据并行传输在这些子载波上，从而提高整体的数据传输速率。

同时，采用MIMO技术可以在发送和接收端分别使用多个天线，通过空间复用和多路径传输的方式提高系统的抗干扰性能和覆盖范围。

除了OFDMA和MIMO，LTE还采用了其他关键技术来增强系统的性能。

其中，调制技术是LTE中的重要一环。

LTE采用了更高阶的调制方式（如16QAM和64QAM）来提高每个子载波的传输速率。

另外，LTE还引入了天线端口数据复用（TM）技术，将控制信道和数据信道通过不同的天线进行传输，从而提高系统的容量和灵活性。

LTE还采用了自适应调度技术，根据用户的需求和信道条件动态地分配资源，从而提高系统的整体效率。

同时，LTE还引入了多小区（Multi-Cell）协同技术，通过小区间的协作和资源的共享来提高系统的覆盖范围和容量。

除了上述关键技术，LTE还包括了其他一些重要的技术和功能。

例如，LTE使用了数据流控制和快速调度算法来提高系统的传输效率和公平性。

LTE还引入了LTE-Advanced技术，如协同多点传输（Coordinated Multi-Point，CoMP），通过多个基站的协同传输来提高系统的覆盖范围和容量。

总的来说，LTE基于OFDMA和MIMO技术，结合多种关键技术和功能，实现了更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的系统容量。

lte工作原理

lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是第四代（4G）无线通信技术的一种标准，其工作原理是基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）和MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）技术。

首先，LTE系统中的空中接口使用OFDM技术来实现高速数据传输。

OFDM是一种多载波调制技术，将高速数据流分成多个低速数据流，分别在不重叠的子载波上传输。

这些子载波之间正交分离，可以充分利用频谱资源，提高频谱利用效率。

此外，OFDM技术还具有抗多径衰落和抗干扰能力强的特点。

LTE系统中还使用了MIMO技术，通过在发送和接收端使用多个天线，可以实现空间上的多重传输。

MIMO技术可以提高系统的数据传输速率和信道容量，同时还可以减小信号的衰落和干扰。

LTE系统中常用的MIMO模式有SU-MIMO （Single User MIMO，单用户MIMO）和MU-MIMO（Multi User MIMO，多用户MIMO）。

LTE系统的基站（eNodeB）和终端设备（UE）之间通过无线信道传输数据。

基站通过调度算法将数据分成小的数据块，并根据信道状态信息选择合适的传输方式（例如：调制方式、编码方式等）。

然后将数据块按照时间和频率的方式分配到子载波上，并使用OFDM和MIMO技术进行传输。

终端设备接收到数据后，会进行解调和解码等处理，然后将数据传给上层应用或者网络。

除了数据传输，LTE系统还具有一些其他功能。

一是调制解调器(MODEM)，它负责数字信号的调制和解调，将数字信号转换成模拟信号，并通过天线进行发送和接收。

二是控制器，负责系统的管理和控制，包括调度算法的实现、信道状态的估计和预测等。

三是核心网，负责用户身份验证、用户数据的传输等核心的网络功能。

LTE系统的工作原理可以简单总结为以下几个步骤：1. 将要传输的数据分成小的数据块，并根据信道状态信息选择合适的传输方式。

LTE-MIMO-基本原理介绍

MIMO基本原理介绍课程目标：●了解MIMO的基本概念●了解MIMO的技术优势●理解MIMO传输模型●了解MIMO技术的典型应用目录第1章系统概述 (1)1.1 MIMO基本概念 (1)1.2 LTE系统中的MIMO模型 (2)第2章 MIMO基本原理 (5)2.1 MIMO系统模型 (5)2.2 MIMO系统容量 (6)2.3 MIMO关键技术 (7)2.3.1 空间复用 (7)2.3.2 空间分集 (9)2.3.3 波束成形 (13)2.3.4 上行天线选择 (14)2.3.5 上行多用户MIMO (15)第3章 MIMO的应用 (17)3.1 MIMO模式概述 (17)3.2 典型应用场景 (19)3.2.1 MIMO部署 (19)3.2.2 发射分集的应用场景 (21)3.2.3 闭环空间复用的应用场景 (22)3.2.4 波束成形的应用场景 (23)第4章 MIMO系统性能分析 (25)4.1 MIMO系统仿真结果分析 (25)4.2 MIMO系统仿真结果汇总 (27)第1章系统概述知识点MIMO基本概念LTE系统中的MIMO模型1.1 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 1.1-1 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的技术原理

LTE的技术原理LTE（Long Term Evolution）作为第四代移动通信技术，其技术原理主要包括无线接入技术、核心网技术和网络优化技术等方面。

本文将详细介绍LTE的技术原理。

一、无线接入技术1.OFDM技术LTE使用了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术作为其物理层技术，采用了SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）技术作为上行链路的多址技术。

OFDM技术具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强、符号时间间隔长、对调制方式的选择灵活等特点，能够有效提高数据传输速率和系统整体性能。

2.MIMO技术LTE还采用了MIMO（Multiple Input Multiple Output）技术，该技术通过在发送端和接收端分别增加多个天线，利用空间复用技术实现多个数据流同时传输，从而提高系统的频谱效率和系统容量。

MIMO技术在LTE 系统中广泛应用于数据传输和信号处理过程中。

3.自动重传请求技术LTE系统还引入了自动重传请求技术，通过在物理层上实现自动重传请求ARQ（Automatic Repeat reQuest）功能，可以有效保障数据传输的可靠性和稳定性。

当接收端检测到数据包丢失或错误时，会向发送端发送自动重传请求，发送端重新发送丢失的数据包，从而保证数据的完整性和准确性。

二、核心网技术1. Evolved Packet Core（EPC）LTE核心网采用了Evolved Packet Core（EPC）结构，EPC由三个主要部分组成：核心网节点（PGW、SGW、MME）、用户面协议GTP（GPRS Tunneling Protocol）和控制面协议S1AP（S1 Application Protocol）。

EPC实现了LTE系统的核心网络功能，包括连接管理、移动性管理、安全性保障、QoS（Quality of Service）管理等。

LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术

LTE移动通信技术任务4 LTE关键技术LTE 移动通信技术任务 4：LTE 关键技术在当今数字化的时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。

LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为一种先进的移动通信技术，具有高速率、低延迟、大容量等显著优势。

而这些优势的实现，离不开一系列关键技术的支持。

接下来，让我们深入探讨一下 LTE 的关键技术。

一、正交频分复用（OFDM）技术OFDM 技术是 LTE 系统的核心技术之一。

它的基本原理是将高速的数据流分解为多个并行的低速子数据流，然后分别调制到相互正交的多个子载波上进行传输。

与传统的频分复用技术相比，OFDM 具有诸多优点。

首先，它能够有效地抵抗多径衰落。

在无线通信环境中，信号会因为建筑物、地形等障碍物的反射和散射而产生多个路径，导致接收端接收到的信号出现延迟和衰减。

OFDM 通过将宽带信道划分成多个窄带子信道，使得每个子信道的带宽小于信道的相干带宽，从而减少了多径衰落的影响。

其次，OFDM 具有较高的频谱利用率。

由于子载波之间相互正交，使得它们可以在频谱上紧密排列，从而提高了频谱资源的利用效率。

此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配。

通过灵活地调整子载波的分配，可以根据用户的需求和信道状况，合理地分配频谱资源，提高系统的容量和性能。

二、多输入多输出（MIMO）技术MIMO 技术是 LTE 实现高速数据传输的另一个重要手段。

它通过在发射端和接收端使用多个天线，形成多个并行的空间信道，从而在不增加带宽和发射功率的情况下，显著提高系统的容量和频谱利用率。

MIMO 技术主要包括空间复用和空间分集两种工作模式。

空间复用模式下，多个数据流同时在不同的天线上传输，从而提高数据传输速率。

而空间分集模式则通过在多个天线上发送相同的数据，或者对接收端接收到的多个信号进行合并处理，来提高信号的可靠性和抗衰落能力。

在实际应用中，MIMO 技术可以根据信道条件和系统需求，灵活地切换工作模式，以达到最佳的性能。

LTE的关键技术MIMO

MIMO 技术的关键是有效避免天线之间的干扰，以区分多个并行数据流。

众所周知，在水平衰落信道中可以实现更简单的MIMO 接收。

而在频率选择性信道中，由于天线间干扰和符号间干扰混合在一起，很难将MIMO 接收和信道均衡分开处理。

如果采用将MIMO 接收和信道均衡混合处理的MIMO 接收均衡的技术，则接收机会比较复杂。

因此，由于每个OFDM 子载波内的信道(带宽只有15KHz)可看作水平衰落信道，MIMO 系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平（随天线数量呈线性增加）。

相对而言，单载波MIMO 系统的复杂度与天线数量和多径数量的乘积的幂成正比，很不利于MIMO 技术的应。

MIMO 系统在一定程度上可以利用传播中多径分量，也就是说MIMO 可以抗多径衰落，但是对于频率选择性深衰落，MIMO 系统依然是无能为力。

目前解决MIMO 系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术，还有一种是利用OFDM。

4G 需要极高频谱利用率的技术，而OFDM 提高频谱利用率的作用毕竟是有限的，在OFDM 的基础上合理开发空间资源，也就是MIMO-OFDM，可以提供更高的数据传输速率。

另外ODFM 由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。

由于多径时延小于保护间隔，所以系统不受码间干扰的困扰，这就允许单频网络（SFN）可以用于宽带OFDM系统，依靠多天线来实现，即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。

1、多普勒频移设手机发出信号频率为fT，基站收到的信号频率为fR，相对运动速度为Ｖ，Ｃ为电磁波在自由空间的传播速度(光速)；fdoppler即为多普勒频移。

例360km/h车速，3GHz频率的多普勒频移：子载波间隔确定-多普勒频移影响￭2GHz频段，350km/h带来648Hz的多普勒频移，对高阶调制（64QAM）造成显著影响。

￭低速场景，多普勒频移不显著，子载波间隔可以较小￭高速场景，多普勒频移是主要问题，子载波间隔要较大￭仿真显示，子载波间隔大于11KHz，多普勒频移不会造成严重性能下降￭当15KHz时，EUTRA系统和UTRA系统具有相同的码片速率，因此确定单播系统中采用15KHz的子载波间隔￭独立载波MBMS应用场景为低速移动，应用更小的子载波间隔，以降低CP开销，提高频谱效率，采用7.5KHz子载波￭Wimax的子载波间隔为10.98KHz，UMB的子载波间隔为9.6KHz2、OFDM（1）OFDM技术的优势￭频谱效率高各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。

LTE关键技术之MIMO

问：天线端口5上参考信号是什么，该信号的作用是什么
双流：LTE R9中将波束赋形扩展到了双流传输，实现了波束赋形与空间复用技术的结合。
下行MIMO技术——多用户和单用户MIMO
单用户双流波束赋形技术，由基站测量上行信道，得到上行信道状态信息后，基站根据上行信道信息计算两个赋形矢量，利用该赋形矢量对要发射的两个数据流进行下行赋形
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下行MIMO技术——传输分集技术
发射
传输
接收分集
分集
分集
传输分集包括发射分集和接受分集优点
易获得相对稳定的信号
提高信噪比
可获得分集处理增益
下行MIMO技术——发射分集
发射分集就是在发射端使用多幅发射天线发射相同的信息，接收端获得比单天线高的信噪比
传输分集-两天线：STBC（空时块码）、SFBC（空频块码）；传输分集-四天线：FSTD&SFBC、TSTD。
上行SU-MIMO和MU-MIMO
上行MIMO技术——多用户MIMO
与SU-MIMO相比，MU-MIMO可以获得多用户分集增益，MUMIMO信号来自于不同终端，更容易获得信道之间的独立性。
当终端存在两个或者更多天线时，可以讲MU-MIMO与传输天线选择技术结合起来使用。
上行MU-MIMO与传输天线选择技术结合方案
下行MIMO技术——空间复用技术
调制与
解调
映与射Fra bibliotek分离
发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。由于多径传播，每个发射天线对于接收机产生不同的空间签名，接收机利用这些不同的签名分离出独立的数据流，最后再复用成原始数据流。因此空间复用可以成倍提高数据传输速率。

LTE MIMO 基本原理介绍解读

Mi 1
P
N Mp
p 1
空间分集：
[]PP 矩阵
约定： P
特殊情况1： q P Mi 1 特殊情况2： q P 1, M1 4 / 6 / 8.... 特殊情况3： q 1, P 5, M1 1 4 8 样点级处理天线分组处理
发射分集
• 发射分集方式下的层映射 • 发射分集方式下预编码 • 发射分集两天线预编码
空间复用方式下层映射
• 层映射 • 根据协议36.211，层数V≤P，P表示物理信道用于发射的天线端口数，且码字流的个数最多为 2。空间复用方式时 2:3模式层映射 (0) ： d(0)• (i)协议规定：码字到层的映射可有 d(0)(i) = x(0)(i) x1 (i)1，1：层0 码字流2 0 ，2：2，2：3，2：4。且1：2的情况只发生在 P=4 d(1)(2i) = x(1) (i) 的条件下。 x(1)(i) 串层1 d(1)(i) 转 (1) (2) (2) 码字流1 d (2i+1) = x (i) x (i) 并
C log 2 (1

N
2 | h | i ) i 1
b / s / Hz

CEP log 2 [det( I M

N
HH )] log 2 (1
* i 1
m

N
i ) b / s数目的增加成线性增加。
为什么选择MIMO技术？
无延迟：不改变层数
[ I ] 矩阵
大延迟：不改变层数
单天线： 1——>1 无预编码 IFFT 空间复用：
一般情况：
M i 1 P 1/ 2 / 4

lte技术原理与系统设计

lte技术原理与系统设计一、引言LTE即为“Long Term Evolution”，是一种通信技术标准，被广泛应用于现代移动通信网络中。

本文将介绍LTE技术的原理和系统设计。

二、LTE技术原理1. OFDM技术LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，该技术能够有效地抵抗多径干扰和频率选择性衰落。

OFDM将整个频率带宽划分为多个子载波，每个子载波都是正交的，从而在频域上降低信号间的干扰，实现高效率的数据传输。

2. MIMO技术多输入多输出（MIMO）技术是LTE的重要特点之一。

通过利用多个天线进行信号传输和接收，MIMO可以显著提高系统的传输容量和覆盖范围。

通过适当的编码和信道状态信息反馈，MIMO技术可以实现空间多样性和空间复用，提高系统性能。

3. 跳频技术LTE在信道传输的过程中采用了跳频技术，将整个频带均匀地划分为多个子信道。

通过不断地在不同的子信道上跳跃传输数据，可以避免信号被干扰以及频率选择性衰落的影响，提高系统的抗干扰能力和传输稳定性。

4. 自适应调制与调度技术LTE采用了自适应调制与调度技术，根据信道环境和用户需求动态调整传输速率和调制方式。

通过根据用户的实际需求进行资源分配，可以更高效地利用信道资源，提高系统的容量和覆盖范围。

三、LTE系统设计1. 网络拓扑结构LTE网络由大量的基站组成，每个基站覆盖一定的地理区域。

基站通过光纤、传输线等方式将数据传输到核心网，核心网负责对数据进行处理和路由。

同时，LTE还采用了自组织网络（SON）技术，可以实现网络的自动配置和优化，提高系统的性能和可靠性。

2. 空中接口LTE系统的空中接口主要由用户设备（UE）和基站之间的无线传输通道组成。

其中，UE负责将用户数据转换为无线信号进行传输，基站则负责接收信号并将其转发到核心网。

空中接口采用了复杂的调制和编码技术，以实现高效率的数据传输和较低的延迟。

3. 系统安全设计LTE系统在设计中考虑了安全性的要求。

LTEMIMO模式的学习理解

LTEMIMO模式的学习理解在传统的无线通信系统中，TDD和MIMO是分开研究的两个技术。

TDD技术利用同样的频谱资源实现上行和下行数据传输，而MIMO技术则通过使用多个天线进行数据传输，以提高系统的传输速率和容量。

然而，传统研究中未考虑TDD和MIMO技术的联合使用。

而LTEMIMO模式通过联合应用TDD和MIMO技术，能够更好地满足高密度无线网络中的容量需求。

它利用大规模天线阵列和空域信道优化算法，显著提高了系统的频谱效率和容量。

LTEMIMO模式的主要优势之一是提高了频谱效率。

传统无线通信系统中，由于频谱资源有限，系统容量往往受到限制。

而LTEMIMO模式通过使用大规模天线阵列，可以实现更高的天线增益和更好的信道选择，从而在相同的频谱资源下，提高系统的传输速率和容量。

另外，LTEMIMO模式还可以提高系统的覆盖范围和可靠性。

由于采用了TDD技术，上行和下行数据传输可以在同一频段上进行，避免了频率资源的浪费。

同时，由于采用了MIMO技术，系统具有更好的抗干扰性能和更好的传输质量，从而可以实现更远距离的传输和更可靠的通信。

此外，LTEMIMO模式还能够降低系统的功耗。

由于采用了TDD技术，上行和下行数据传输采用了同一频段，节省了系统的能量开销。

同时，由于采用了MIMO技术，系统可以通过空间多样性技术，减少功率传输，从而降低了系统的功耗。

尽管LTEMIMO模式具有诸多优势，但也面临一些挑战。

首先，由于采用了大规模天线阵列，系统的硬件实施需要面临一定的复杂性和成本挑战。

其次，由于空白频带的有限性，LTEMIMO模式可能受到频谱资源的限制。

为了克服这些挑战，进一步研究还需要推动LTEMIMO模式的进展。

在硬件实施方面，需要研发更高集成度的天线阵列和更高效的信号处理算法。

在频谱资源利用方面，应继续研究更好的频谱分配和调度算法，以最大程度地提高系统的频谱效率和容量。

总之，LTEMIMO模式是一种大规模天线技术，通过联合TDD和MIMO技术，提高了无线通信系统的容量和性能。

LTEMIMO（TM发射模式）

MIMO 学习LTE的7个传输模式中6 个分别应用了四种MIMO技术方案：传输分集（TD），波束赋型（Beamforming），空间复用（SM），多用户MIMO（MU-MIMO）：1. 为普通单天线传输模式。

2. TransmitDiversity 模式：分2发送天线的SFBC，和4发送天线的SFBC+FSTD两种方案。

2发送天线的SFBC : SFBC是由STBC（Space Time Block Code）演变而来，由于OFDM一个slot 的符号数为奇数，因此不适于使用STBC，但频域资源是以RB=12个子载波来分配的，因此可以用连续两个子载波来代替连续两个时域符号，从而组成SFBC。

而当使用4发送天线时，SFBC+FSTD（Frequency Switched Transmit Diversity）被采用。

3. SM-open loop，UE仅仅反馈信道的RI（Rank Indicator）。

此时基站会使用CDD（Cycle Delay Diversity）技术。

4. SM-close loop，UE根据信道估计的结果反馈合适的PMI（Precoding Matrix Indicator）。

(如利用系统容量最大计算合适的PMI)5. MU-MIMO，该方案将相同的时频资源通过空分，分配给不同的用户。

6. close loop rank1——SM or BF，UE反馈信道信息使得基站选择合适的Precoding。

7. UE Special RS——BF，和BeamForming的前一种方式不同，这种方式无需UE反馈信道信息，而是基站通过上行信号进行方向估计，并在下行信号中插入UE Special RS。

基站可以让UE汇报UE Special RS估计出的CQI。

空间复用是为了提高传输数据数量，基于多码字的同时传输，即多个相互独立的数据流通过映射到不同的层，再由不同的天线发送出去。

码字数量与天线数量未必一致。

lte工作原理

lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是一种移动通信技术，用于实现高速数据传输和宽带无线接入。

它的工作原理是基于多天线技术、OFDM技术和分组交换技术等几个关键技术进行组合实现。

在LTE系统中，用户设备（如手机）和基站之间进行数据传输，下面将详细介绍LTE的工作原理以及相关参考内容。

1. 多天线技术：LTE系统采用了多输入多输出（MIMO）技术，通过多个发射天线和接收天线的组合，可以实现更高的数据传输速率和更好的频谱效率。

MIMO技术的原理是在多条独立的信道上同时传送数据，通过空间上的分集和编码技术，可以提高系统容量和抗干扰能力。

2. OFDM技术：LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，将频谱资源分成多个频域上的子载波，并在时域上实现并行传输。

OFDM技术具有抗多径衰落、高信道容量和灵活性等优点。

LTE系统中，使用的是基于FFT的OFDM技术，通过变换和调制操作将数字数据转换为复数信号，然后在频域上进行并行传输。

3. 分组交换技术：LTE采用了分组交换技术，将数据分为小的数据包进行传输。

与传统的电路交换方式不同，分组交换更加灵活高效。

LTE系统中，用户数据被分割成小的IP数据包，并且与控制信息一起传输。

在传输过程中，数据包可以在不同的链路上分开传输，这样可以充分利用网络资源。

4. LTE协议架构：LTE系统使用了一种分层的协议架构，包含了物理层、数据链路层、网络层和应用层等几个层次。

物理层负责信号的调制、解调、编码和解码等操作；数据链路层负责数据传输的可靠性和适应性等；网络层负责IP数据包的传输和路由等；应用层负责具体的应用程序，如VoIP和视频流的传输等。

5. LTE资源分配：LTE系统中，将无线资源分成时域资源和频域资源两部分。

时域资源包括子帧、时隙和符号等，在时间上进行复用。

频域资源包括RB（资源块），在频率上进行复用。

通过动态分配时域和频域资源，实现对用户设备的灵活调度和调整，提高系统的容量和效率。

LTE MIMO 基本原理介绍课件

6
MIMO系统容量
• 多输入单输出（MISO）系统：
单输入单输出（SISO）系统： C log2(1 | h |2) b / s / Hz
单输入多输出（SIMO）系统：
M
C log2(1 | hi |2 ) b / s / Hz
i 1
C
log2 (1
N
N
| hi |2 )
i 1
v11
编码
信道交织
QPSK
16QAM 调制
v21 数据流
解复用 v12
发射机
Detector
接收机
复用
数据流
编码
信道交织
QPSK
16QAM 调制
v22
Detector
空间复用和空间分集技术能够提高速率。 MIMO关键技术：空间复用，空间分集，波束成形，层映射和预编码。
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11
空间复用
• 空间复用：发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。
b / s / Hz
多输入多输出（MIMO）系统：
CEP
log2 [det( I M
N
HH *)]
m i1
log2(1
N
i )
b / s / Hz
MIMO系统中，系统容量随着天线数目的增加成线性增加。
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7
为什么选择MIMO技术？
学习交流PPT
8
课程内容
• MIMO技术简介 • MIMO基本原理 • MIMO在LTE中的应用 • MIMO性能分析
• 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；

LTE MIMO 模式的学习理解

MIMO 学习心得 --------Ellen wangLTE的7个传输模式中6 个分别应用了四种MIMO技术方案：传输分集（TD），波束赋型（Beamforming），空间复用（SM），多用户MIMO（MU-MIMO）：1.为普通单天线传输模式。

2.TransmitDiversity 模式：分2发送天线的SFBC，和4发送天线的SFBC+FSTD两种方案。

2发送天线的SFBC : SFBC是由STBC（Space Time Block Code）演变而来，由于OFDM一个slot的符号数为奇数，因此不适于使用STBC，但频域资源是以RB=12个子载波来分配的，因此可以用连续两个子载波来代替连续两个时域符号，从而组成SFBC。

而当使用4发送天线时，SFBC+FSTD（Frequency Switched TransmitDiversity）被采用。

3.SM-open loop，UE仅仅反馈信道的RI（Rank Indicator）。

此时基站会使用CDD（Cycle Delay Diversity）技术。

4.SM-close loop，UE根据信道估计的结果反馈合适的PMI（PrecodingMatrix Indicator）。

(如利用系统容量最大计算合适的PMI)5.MU-MIMO，该方案将相同的时频资源通过空分，分配给不同的用户。

6.close loop rank1——SM or BF，UE反馈信道信息使得基站选择合适的Precoding。

7.UE Special RS——BF，和BeamForming的前一种方式不同，这种方式无需UE反馈信道信息，而是基站通过上行信号进行方向估计，并在下行信号中插入UE Special RS。

基站可以让UE汇报UE Special RS估计出的CQI。

空间复用是为了提高传输数据数量，基于多码字的同时传输，即多个相互独立的数据流通过映射到不同的层，再由不同的天线发送出去。

LTE-MIMO-基本原理介绍

0.045
0.047
4T2R
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.0495
秩
eNodeB
UE
MIMO仿真结果 - Case 4
小区频谱效率
0.045
0.047
0.054
4T2R
0
0.4
0.8
1.0
1.4
1.8
2.2
1.748
4T2R
0
0.01
0.02
0.03
0.04
什么是MIMO？
MIMO (Multiple Input Multiple output：多输入多输出)系统，其基本思想是在收发两端采用多根天线，分别同时发射与接收无线信号。
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； MU-MIMO（多用户MIMO）：指在同一时频单元上多个用户共享所有的空间资源，相当于一种空分多址技术，这时的预编码还要和多用户调度结合起来，评估系统的性能。
空时发射分集
空频发射分集与空时发射分集类似，不同的是SFTD是对发送的符号进行频域和空域编码将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益
空频发射分集
在不同的发射天线上发送具有不同相对延时的同一个信号, 人为地制造时间弥散，能够获得分集增益。且循环延时分集采用的是循环延时而不是线性延时，延迟是通过固定步长的移相（Cyclic Shift，循环移相）来等效实现延迟。
低
小区边缘
非码本波束成形
1
高
低速移动
低
小区边缘

LTE关键技术及MIMO技术在LTE中的应用

LTE关键技术及MIMO技术在LTE中的应用LTE关键技术及MIMO技术在LTE中的应用【摘要】LTE作为新一代无线通信技术，着重于提高网络速率、增大网络容量和覆盖范围。

MIMO技术是未来LTE网络的重要的关键技术之一。

本文介绍了LTE 的三种关键技术，具体分析了MIMO的技术原理和在LTE中的一些应用。

【关键词】LTE；关键技术；MIMO；OFDM1. LTE关键技术—— MIMOLTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，于2004年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。

LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖显著提升。

LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网本钱和维护本钱。

LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。

FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种4G 标准。

LTE关键技术包括传输与多址接入技术、MIMO技术、工作模式、编码与调制、随机接入技术、功率控制技术、小区干扰抑制等，在这里我们要介绍的是MIMO技术。

2. MIMO技术在LTE中的应用2.1MIMO的原理。

特别是，M个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。

假设各发射接收天线间的通道响应独立，那么多入多出系统可以创造多个并行空间信道。

通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。

MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现高的通信容量和频谱利用率。

这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。

在不增加带宽和天线发送功率的情况下，利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，频谱利用率也随之成倍地提高，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。

LTE MIMO 模式的学习理解

MIMO 教习心得 --------Ellen wang之阳早格格创做LTE的7个传输模式中6 个分别应用了四种MIMO技能规划：传输分集（TD），波束赋型（Beamforming），空间复用（SM），多用户MIMO（MU-MIMO）：1.为一般单天线传输模式.2.TransmitDiversity 模式：分2收收天线的SFBC，战4收收天线的SFBC+FSTD二种规划.2收收天线的SFBC : SFBC是由STBC（Space TimeBlock Code）演变而去，由于OFDM一个slot的标记数为偶数，果此没有适于使用STBC，但是频域资材是以RB=12身材载波去调配的，果此不妨用连绝二身材载波去代替连绝二个时域标记，进而组成SFBC.而当使用4收收天线时，SFBC+FSTD（FrequencySwitched Transmit Diversity）被采与.3.SM-open loop，UE只是反馈疑讲的RI（Rank Indicator）.此时基站会使用CDD（Cycle Delay Diversity）技能.4.SM-close loop，UE根据疑讲预计的截止反馈符合的PMI（Precoding Matrix Indicator）.(如利用系统容量最大预计符合的PMI)5.MU-MIMO，该规划将相共的时频资材通过空分，调配给分歧的用户.6.close loop rank1——SM or BF，UE反馈疑讲疑息使得基站采用符合的Precoding.7.UE Special RS——BF，战BeamForming的前一种办法分歧，那种办法无需UE反馈疑讲疑息，而是基站通过上止旗号举止目标预计，并正在下止旗号中拔出UESpecial RS.基站不妨让UE报告UE Special RS预计出的CQI.空间复用是为了普及传输数据数量，鉴于多码字的共时传输，即多个相互独力的数据流利过映射到分歧的层，再由分歧的天线收收进去.码字数量与天线数量一定普遍.（天然天线数量>＝码字数量）.传输分集主要用于普及旗号传输的稳当性，比圆采与空时编码（STC）、循环延时分集（CDD)及天线切换分集等，LTE中用的比较多的是SFBC编码.传输分集（TM2）用去普及旗号传输的稳当性，主假如针对付小区边沿用户，TM3，TM4主假如针对付小区中央的用户，普及峰值速率.MU-MIMO是为了普及吞吐量，用于小区中的交易聚集区.TM6，TM7是用于巩固小区覆盖，也是用于边沿用户.没有过6是针对付FDD，7是针对付TDD而已.正在教习明白MIMO之前，需要明白几个基础观念：1.codeword: 相称于TranportBlock, 即物理层需要传输的本初数据块. LTE可收援正在共一齐资材共时传输2个相对付独力的codeword，那是通过空间复用（SM）技能真止的.yer：数据被分为分歧layer举止传输，layer总数<=天线个数.战疑讲矩阵的rank是对付应的.相称于空分的维度.3.rank：相称于总的layer数.4.atenna port：本去本去没有等共于天线个数，而是相称于分歧的疑讲预计参照旗号pattern.对付端心0~3，真真对付应多天线时，RS的收收pattern；对付于端心4，对付应于PMCH，MBSFN情况的RS；对付于端心5，对付应于UE Special RS.TDD-LTE中收援的传输模式使用的DCI format .正在每一种模式中皆不妨通过改变DCI format切换到收射分集模式（TM2），而且TM3、TM4 模式下，也收援正在没有改变DCI format的情况下从空分复用切换到收射分集模式（TM2），那时需要通过正在DCI format中的precoding information field 去指示所使用的precoding matrix vector.Table 7.1-5: PDCCH and PDSCH configured by C-RNTIMode 2 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity (see subclause 7.1.2)DCI format 1 UE specific by C-RNTI Transmit diversity (see subclause7.1.2)Mode 3 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity (see subclause 7.1.2)DCI format 2A UE specific by C-RNTI Large delay CDD (see subclause 7.1.3)or Transmit diversity (see subclause7.1.2)Mode 4 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI Transmit diversity (see subclause 7.1.2)DCI format 2 UE specific by C-RNTI Closed-loop spatial multiplexing(seesubclause 7.1.4)or Transmitdiversity(see subclause 7.1.2)Mode 7 DCI format 1A Common andUE specific by C-RNTI If the number of PBCH antenna ports is one, Single-antenna port, port 0 is used(see subclause 7.1.1), otherwise Transmit diversity(see subclause 7.1.2)DCI format 1 UE specific by C-RNTI Single-antenna port; port 5(seesubclause 7.1.1)PDSCH process flow:Layer mappingNow codeword-to-layer mapping support 3 types:yer mapping for transmission on a single antenna port1 codeword-to-1 layer2.Layer mapping for spatial multiplexing 2 antenna ports:1) 1 codeword-to-1 layer 2) 2 codewords-to-2 layers 4 antenna ports:1) 1 codeword-to-1 layer 2) 1 codeword-to-2 layers 3) 2 codewords-to-2 layers 4) 2 codewords-to-3 layers 5) 2 codewords-to-4 layersTable 6.3.3.2-1: Codeword-to-layer mapping for spatialmultiplexing.Number of layersNumber of codewordsCodeword-to-layer mapping1,...,1,0layersymb -=M i 1 1)0(symblayer symb M M =2 2)1(symb)0(symb layer symb M M M ==2 1layer (0)symb symb 2M M =322)1(symb )0(symb layer symb M M M ==4222)1(symb )0(symb layer symb M M M ==3.1 codeword-to-2 layers (2 antenna ports)1 codeword-to-4 layers (4 antenna ports)Table 6.3.3.3-1: Codeword-to-layer mapping for transmitdiversity.Number of layersNumber of codewordsCodeword-to-layer mapping1,...,1,0layersymb -=M i21)12()()2()()0()1()0()0(+==i d i x i d i x2)0(symb layer symb M M =41)34()()24()()14()()4()()0()3()0()2()0()1()0()0(+=+=+==i di xi d i x i d i x i d i x()⎪⎩⎪⎨⎧≠+==04m od if 4204m od if 4)0(symb )0(symb )0(symb )0(symb layer symbM M M M MIf4m od )0(symb ≠M two null symbols shall beappended to)1()0(symb )0(-M dPrecondingNow precoding support 3 types:1. Precoding for transmission on a single antenna port2. Precoding for transmit diversity3. Precoding without CDD----Closed-loop spatial multiplexing scheme(TM4)4. Precoding for large delay CDD----Large delay CDD scheme(TM3)U and )(i D can get from below table according to different layer υTable : Large-delay cyclic delay diversity.Number of layers υU)(i D2⎥⎦⎤⎢⎣⎡-2211121πj e⎥⎦⎤⎢⎣⎡-22001i j e π3⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----383434321111131ππππj j j j e eee⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--3432000001i j i j e e ππ4⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---------418412464124844464442111111121πππππππππj j j j j j j j j e e eee e e e e⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---4644420000000000001i j i j i j e e e πππFor )(i W can selected from codebook defined in 36.211 .Table 6.3.4.2.3-1: Codebook for transmission on antenna ports{}1,0.Codebook indexNumber of layers υ12⎥⎦⎤⎢⎣⎡1121⎥⎦⎤⎢⎣⎡1001211⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1121⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1111212⎥⎦⎤⎢⎣⎡j 121⎥⎦⎤⎢⎣⎡-j j 11213⎥⎦⎤⎢⎣⎡-j 121-PMIUE will report the suggested codebook index by PMI and eNB will send the codebook info which eNB will use for PDSCH by DCI.For different transmission mode,the PMI will use different number of bits.Table 7.2-1b: Number of bits in codebook subset restrictionbitmap for applicable transmission modes.➢ PMI will use 2 bits---0a 1aFor 2 antenna ports:1a means 2 layers ----codebook index 0 --------⎥⎦⎤⎢⎣⎡1001210a means 1 layer -----codebook index 0 -------means transmitdiversity➢ Transmission mode 4:PMI will use 6 bits---0a 1a 2a 3a 4a 5aFor 2 antenna ports, defined in 36.211 Table 7.2-1c:0a means 1 layer ----codebook index 0-----⎥⎦⎤⎢⎣⎡11211a means 1 layer ----codebook index 1-----⎥⎦⎤⎢⎣⎡-11212a means 1 layer ----codebook index 2------⎥⎦⎤⎢⎣⎡j 121 3a means 1 layer ----codebook index 3-------⎥⎦⎤⎢⎣⎡-j 121 4a means 2 layers ----codebook index 1------⎥⎦⎤⎢⎣⎡-111121 5a means 2 layers ----codebook index 2------⎥⎦⎤⎢⎣⎡-j j 1121Table 7.2-1c: Association of bits in codebookSubSetRestriction bitmap to precoders in the 2 antenna port codebook of Table6.3.4.2.3-1 in [3].Codebook indexc iNumber of layers υ1 2 0 a 0 - 1 a 1 a 4 2 a 2 a 5 3a 3-Precoding info in DCIeNB will send the precoding info in DCI format 2/2A. ➢ Transmission mode 3: DCI format 2A:Precoding information – number of bitsFor antenna ports 2, the precoding information field is not present.1: Number of bits for precoding information.Number of antenna ports at eNodeBNumber of bits for precoding information2 0 42The number of transmission layers is equal to 2 if both codewords are enabled;transmit diversity is used if codeword 0 is enabled while codeword 1 is disabled.But the PDCCH format will use DCI format 2A no matter spatial multiplexing or transmit diversity. ➢ Transmission mode 4: DCI format 2:Precoding information(36.212)3: Number of bits for precoding information.information, detail info see below table: Precoding info bit field mapped to index: For 2 layers:Precoding info codebook index 0 0 ------------means 2 layers –precodingmatrix ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-111121 1 1 ------------means 2 layers –precodingmatrix ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-j j 1121 2 X ------------means 2 layers –precodingmatrix usedthe latest PMI report on PUSCH, using the precoder(s) indicated by the reportedPMI(s)For 1 layer:Precoding info codebook index 0 0 ------------means 2 layers: Transmit diversity 1 1 ------------means 1 layer –precodingmatrix []2/11T2 2 ------------means 1 layer –precodingmatrix[]2/11T-3 3 ------------means 1 layer –precodingmatrix []2/1Tj 4 4 ------------means 1 layer –precoding matrix []2/1T j - 5 X ------------means 1 layer –precoding matrix will use the latestPMI report on PUSCH, using the precoder(s) indicated by the reportedPMI(s),st columnthe reported PMI(s)6 X ------------means 1 layer –precoding matrix will use the latestPMI report on PUSCH, using theprecoder(s) indicated by the reportedPMI(s),nd columnthe reported PMI(s)Table 5.3.3.1.5-4: Content of precoding information field for 2antenna ports.One codeword: Codeword 0 enabled, Codeword 1 disabledTwo codewords: Codeword 0 enabled, Codeword 1 enabledBit fieldmapped to index MessageBit fieldmappedto indexMessage0 2 layers: Transmitdiversity 0 2 layers: Precodingcorresponding toprecoder matrix⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1111211 1 layer: Precodingcorresponding toprecoding vector[]2/11T 1 2 layers: Precodingcorresponding toprecoder matrix⎥⎦⎤⎢⎣⎡-jj11212 1 layer: Precodingcorresponding toprecoder vector[]2/11T-2 2 layers: Precodingaccording to the latestPMI report onPUSCH, using theprecoder(s) indicatedby the reportedPMI(s)3 1 layer: Precodingcorresponding toprecoder vector[]2/1T j3 reserved4 1 layer: Precodingcorresponding toprecoder vector[]2/1T j-4 reserved5 1 layer:5 reservedPrecoding according tothe latest PMI report onPUSCH, using theprecoder(s) indicated bythe reported PMI(s),if RI=2 was reported,using 1st column2of allmultiplied byprecoders implied by thereported PMI(s)TM7 mode:For transmission mode 7 , can support one port and two ports . NumAntennaPort = 1tansmissionMode = TM7DCI 1 -port 5--------------beamformingCell-RS ----port 0D-RS ----port 5///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////NumAntennaPort = 2tansmissionMode = TM7DCI 1 - port 5--------------BeamformingCell-RS ----port 0, port 1D-RS ----port 5///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////For beamforming ,the PDSCH will use port5 ,and no mater RRU has 2 or 4 or 8 physical antenna , Baseband will send the same signal in all these physical antennas, just every antenna has different phase and amplitude. So in this mode, RRU has no primary and secondary antenna .And for NumAntennaPort =1 and NumAntennaPort =2, the beamforming the main difference is for Cell-RS ,When NumAntennaPort =1, Cell-RS is sending on port 0When NumAntennaPort =2, Cell-RS is sending on port 0 and port 1.This difference will just impact the RE which used for PDSCH data.///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////Under TM7 mode,can support beamforming and transmit diversity using different DCI format .DCI 1 for beamforming and DCI 1A for transmit diversity.NumAntennaPort = 1tansmissionMode = TM7DCI 1A -port 0-----------single-antenna port,port 0Cell-RS ----port 0This mode is just like TM1///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////NumAntennaPort = 2tansmissionMode = TM7DCI 1A -port 0,port1 --transmit diversityCell-RS ----port 0, port 1This mode is just like TM2。

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