多天线技术和信道编码讲述
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 延迟发射分集
发送端使用多个天线进行传输，人为地为不同的天线上发射的信号引入不 同延迟，使各个延迟路径的信号在统计意义上相互独立。
延迟发射分集原理框图
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 循环延迟发射分集
各个天线支路的信号经过循环移位后并行发送，各天线支路的信号间不存 在真正的延迟，因而不会产生码间干扰的问题，循环偏移量也不会受到循环前 缀长度的限制。
空间发射分集通过在发射端对所要发射的信号进行预处理，以引入接收端 可以利用的分集，在接收端通过检测算法获得该分集。为了改善发射分集的性 能，可以将编码与发射分集结合。通过编码，在空间和时间（频率）域内引入 冗余。由于对编码和发射分集进行了联合优化设计，空时编码在不牺牲带宽的 情况下，可以同时获得发射分集与编码增益，空时编码还可以与多天线接收一 起来对抗多径衰落，提高信道容量。
进一步表示为：
C
log
2
det
I
N
M
HH
H
C
MS i 1
log
2
1
M
2 i
MIMO信道可以等效为多个并行的子信道。MIMO系统所能支持的最大数据流 数 由信道矩阵的秩决定，而每个数据流的传输能力由与之对应的奇异值 决定。 在非相关信道中，当信噪比足够高时MIMO信道容量近似随 k minM, N 线性增 长。
（2x）以及4天线发送（4x），从而提供不同级别的传输分集和空间复 用增益 – 利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，LTE系统可以支持更 多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时 ，提供波束赋形增益
上行 – LTE系统上行支持发送分集和空间复用技术（最大4层数据流并行传输
Format 1/1a/1b
正交资源0 (n_cs_0, n_occ_0, n_prb_0)
正交资源1 (n_cs_1, n_occ_1, n_prb_1)
Format 2/2a/2b
(n_cs_0, n_prb_0)
(n_cs_1, n_prb_1)
d(0) 调制符号
d(0) d(0)
正交资源0 正交资源1
循环延迟分集原理示意框图
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 切换发射分集
按照预定模式进行发射天线的切换，包括时间切换发射（TSTD）分集和频 率切换发射（FSTD）分集。
TSTD
FSTD
Sub-carrier Sub-carrier
TSTD time
Antenna 1 Antenna 2
k+1
TX1
S1
k Sub-carrier
S2
TX2
S2*
S1*
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发送分集技术
TD-LTE下行采用的发送分集技术：
– 两天线采用SFBC方案 – 4天线采用SFBC+FSTD结合方案
k+3 k+2 k+1 k
Sub-carrier
TX1
S1 S2 0 0
TX2
0 0 S3 S4
TX3
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空时处理技术背景
多天线技术分类（根据天线形态）：
SISO
MISO
SIMO
SU-MIMO MU-MIMO
MIMO
无线移动创新中心
空时处理技术背景
多天线技术分类（根据传输方案）：
– 发送分集技术 – 空间复用技术 – 波束赋形技术（智能天线）
无线移动创新中心
LTE系统的天线配置
下行 – 利用公共天线端口，LTE系统可以支持单天线发送（1x），双天线发送
端口200
天线虚 端口201 拟化
Ant 1 Ant m
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空间复用技术
空间复用技术概述：
空间复用通过在发送端和接收端采用多根天线进行发送和接收。空间复用 通过利用无线传输信道的多径可分性特性，通过相同时频资源上发送并行传输 的数据流，可以大大的提高数据的峰值速率和传输效率。
MIMO信道所能支持的数据流数量取决于信道的空间相关性以及信噪比情况
S2* S1* 0 0
TX4
0
0
S
* 4
S3*
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发送分集技术
TD-LTE上行行采用的发送分集技术：
– 发射天线选择（TAS：Transmit Antenna Selection） 包括：开环和闭环方式，TDD主要采用开环，而FDD主要采用闭环。
– PUCCH信道的发送分集方案： SORTD（Spatial orthogonal resources transmit diversity，空间正交资源发送分集）
，因此空间复用技术主要适用于传播环境中散射体较丰富且信道质量较好的场
景中。
h11
h12
x1
h21
r1
发送端
x2
h22
h2nT
r2
hFra Baidu biblioteknT
h h nR 2 nR1
接收端
xnT
hnR nT
rnR
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空间复用技术
空间复用MIMO原理：
非相关准静态平坦Rayleigh衰落信道中，使用 M个天线等功率发送并使用 N 个天线接收的MIMO系统信道容量：
）
BS
MS
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发送分集技术
发送分集技术概述：
分集技术通常用于对抗衰落、提高链路可靠性。分集技术需要接收端接收 到多个重复的发射信号，这些发射信号携带同样的信息，其衰落在统计上有较 低的相关性。分集的基本思想是，如果能够传输多个独立衰落的信号，从统计 意义来说，合成信号的衰落比每一路信号衰落要降低很多。这是因为在独立衰 落的假设下，当一些信号发生深衰落时，可能另一些信号的衰落较轻，各路信 号同时发生深衰落的概率是很低的，从而合成信号发生深衰落的概率也被大大 降低。
多天线技术和信道编码
无线移动创新中心 无线移动创新中心
目录
多天线技术
信道编码
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空时处理技术背景
背景情况： 空时处理始终是通信理论界的一个活跃领域。在早期研 究中，学者们主要注重空间信号传播特性和信号处理，对 空间处理的信息论本质探讨不多。上世纪九十年代中期， 由于移动通信爆炸式发展，对于无线链路传输速率提出了 越来越高的要求，传统的时频域信号设计很难满足这些需 求。工业界的实际需求推动了理论界的深入探索。
FSTD
Antenna 1
time Antenna 2
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 空时（频）编码 将发送分集与编码结合，在利用发射分集的基础上，近可能地提升传输数 据速率。主要方式包括ST(F)BC、分层空时码和空时格码(STTC)。
STBC Encoder
STBC
SFBC
发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 延迟发射分集
发送端使用多个天线进行传输，人为地为不同的天线上发射的信号引入不 同延迟，使各个延迟路径的信号在统计意义上相互独立。
延迟发射分集原理框图
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 循环延迟发射分集
各个天线支路的信号经过循环移位后并行发送，各天线支路的信号间不存 在真正的延迟，因而不会产生码间干扰的问题，循环偏移量也不会受到循环前 缀长度的限制。
空间发射分集通过在发射端对所要发射的信号进行预处理，以引入接收端 可以利用的分集，在接收端通过检测算法获得该分集。为了改善发射分集的性 能，可以将编码与发射分集结合。通过编码，在空间和时间（频率）域内引入 冗余。由于对编码和发射分集进行了联合优化设计，空时编码在不牺牲带宽的 情况下，可以同时获得发射分集与编码增益，空时编码还可以与多天线接收一 起来对抗多径衰落，提高信道容量。
进一步表示为：
C
log
2
det
I
N
M
HH
H
C
MS i 1
log
2
1
M
2 i
MIMO信道可以等效为多个并行的子信道。MIMO系统所能支持的最大数据流 数 由信道矩阵的秩决定，而每个数据流的传输能力由与之对应的奇异值 决定。 在非相关信道中，当信噪比足够高时MIMO信道容量近似随 k minM, N 线性增 长。
（2x）以及4天线发送（4x），从而提供不同级别的传输分集和空间复 用增益 – 利用专用天线端口以及灵活的天线端口映射技术，LTE系统可以支持更 多发送天线，比如8天线发送，从而提供传输分集、空间复用增益同时 ，提供波束赋形增益
上行 – LTE系统上行支持发送分集和空间复用技术（最大4层数据流并行传输
Format 1/1a/1b
正交资源0 (n_cs_0, n_occ_0, n_prb_0)
正交资源1 (n_cs_1, n_occ_1, n_prb_1)
Format 2/2a/2b
(n_cs_0, n_prb_0)
(n_cs_1, n_prb_1)
d(0) 调制符号
d(0) d(0)
正交资源0 正交资源1
循环延迟分集原理示意框图
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发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 切换发射分集
按照预定模式进行发射天线的切换，包括时间切换发射（TSTD）分集和频 率切换发射（FSTD）分集。
TSTD
FSTD
Sub-carrier Sub-carrier
TSTD time
Antenna 1 Antenna 2
k+1
TX1
S1
k Sub-carrier
S2
TX2
S2*
S1*
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发送分集技术
TD-LTE下行采用的发送分集技术：
– 两天线采用SFBC方案 – 4天线采用SFBC+FSTD结合方案
k+3 k+2 k+1 k
Sub-carrier
TX1
S1 S2 0 0
TX2
0 0 S3 S4
TX3
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空时处理技术背景
多天线技术分类（根据天线形态）：
SISO
MISO
SIMO
SU-MIMO MU-MIMO
MIMO
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空时处理技术背景
多天线技术分类（根据传输方案）：
– 发送分集技术 – 空间复用技术 – 波束赋形技术（智能天线）
无线移动创新中心
LTE系统的天线配置
下行 – 利用公共天线端口，LTE系统可以支持单天线发送（1x），双天线发送
端口200
天线虚 端口201 拟化
Ant 1 Ant m
无线移动创新中心
空间复用技术
空间复用技术概述：
空间复用通过在发送端和接收端采用多根天线进行发送和接收。空间复用 通过利用无线传输信道的多径可分性特性，通过相同时频资源上发送并行传输 的数据流，可以大大的提高数据的峰值速率和传输效率。
MIMO信道所能支持的数据流数量取决于信道的空间相关性以及信噪比情况
S2* S1* 0 0
TX4
0
0
S
* 4
S3*
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发送分集技术
TD-LTE上行行采用的发送分集技术：
– 发射天线选择（TAS：Transmit Antenna Selection） 包括：开环和闭环方式，TDD主要采用开环，而FDD主要采用闭环。
– PUCCH信道的发送分集方案： SORTD（Spatial orthogonal resources transmit diversity，空间正交资源发送分集）
，因此空间复用技术主要适用于传播环境中散射体较丰富且信道质量较好的场
景中。
h11
h12
x1
h21
r1
发送端
x2
h22
h2nT
r2
hFra Baidu biblioteknT
h h nR 2 nR1
接收端
xnT
hnR nT
rnR
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空间复用技术
空间复用MIMO原理：
非相关准静态平坦Rayleigh衰落信道中，使用 M个天线等功率发送并使用 N 个天线接收的MIMO系统信道容量：
）
BS
MS
无线移动创新中心
发送分集技术
发送分集技术概述：
分集技术通常用于对抗衰落、提高链路可靠性。分集技术需要接收端接收 到多个重复的发射信号，这些发射信号携带同样的信息，其衰落在统计上有较 低的相关性。分集的基本思想是，如果能够传输多个独立衰落的信号，从统计 意义来说，合成信号的衰落比每一路信号衰落要降低很多。这是因为在独立衰 落的假设下，当一些信号发生深衰落时，可能另一些信号的衰落较轻，各路信 号同时发生深衰落的概率是很低的，从而合成信号发生深衰落的概率也被大大 降低。
多天线技术和信道编码
无线移动创新中心 无线移动创新中心
目录
多天线技术
信道编码
无线移动创新中心
空时处理技术背景
背景情况： 空时处理始终是通信理论界的一个活跃领域。在早期研 究中，学者们主要注重空间信号传播特性和信号处理，对 空间处理的信息论本质探讨不多。上世纪九十年代中期， 由于移动通信爆炸式发展，对于无线链路传输速率提出了 越来越高的要求，传统的时频域信号设计很难满足这些需 求。工业界的实际需求推动了理论界的深入探索。
FSTD
Antenna 1
time Antenna 2
无线移动创新中心
发送分集技术
主要的发送分集类型：
– 空时（频）编码 将发送分集与编码结合，在利用发射分集的基础上，近可能地提升传输数 据速率。主要方式包括ST(F)BC、分层空时码和空时格码(STTC)。
STBC Encoder
STBC
SFBC