LTE关键技术之MIMO

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Beamforming 高用户信号强度，又提高用户的峰值和均值速率
? 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 ? eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 ? 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式
提高链路的质量。
? 波束赋形（ Beamforming ）
? 利用较小间距的天线阵元之间的相关性（天线间距为 0.5-0.65 λ ），通过阵元发 射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从 而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。
? 空间复用（ Spatial Multiplexing ） ? 利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一 个终端 /基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）
单层闭环
终端反馈RI=1时，发射端采用单层预编码，使其适应当前
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空间复用
的信道
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单流 Beamforming
发射端利用上行信号来估计下行信道的特征，在下行信号 发送时，每根天线上乘以相应的特征权值，使其天线阵发 射信号具有波束赋形效果
信道质量不好时，如小区 边缘
双流
结合复用和智能天线技术，进行多路波束赋形发送，既提
? 多天线技术通告在发送端和接收端同时使用多根天线，扩展了空 间域，充分利用了空间扩展所提供的特征，从而带来了系统容量 的提高。目前多天线技术一成为了B3G/4G 系统的关键技术之一 。
? 多天线构成的信道称为MIMO(Multiple Input Multiple Output) 信道，使用多天线技术的系统称为 MIMO 无线通信系统 。
下行MIMO技术
? 传输分集 ? 波束赋形 ? 空间复用
在典型的信道容量曲线中，在低信噪比区域的斜率比较大， 应用传输分集技术和波束赋形技术可以有效提高接收信号的信噪 比，从而提高传输速率或者覆盖范围；而在高信噪比区域，容量 曲线接近平坦，再提高信噪比也无法明显改善传输速率，此时即 可以应用空间复用技术来提高传输速率。
第二部分 LTE关键技术之MIMO
? 第一章 MIMO技术简介 ? 第二章 下行MIMO技术 ? 第三章 上行MIMO技术
MIMO技术简介 ——MIMO引入
? 无线通信系统可以利用的资源包括：空间、时间、频率和功率。 在B3G/4G 系统中，空间资源和频率资源被重新开发使用，从而 大大提高了系统的性能。
MIMO的定义
? 广义定义：多进多出（Multiple-Input Multiple-Output）
? 多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本。 ? 按照这个定义，各种多天线技术都可以算作 MIMO 技术
? 狭义定义：多流MIMO——提高峰值速率
? 多个信号流在空中并行传输 ? 按照这个定义，只有空间复用和空分多址可以算作 MIMO
MIMO技术简介
? 为了满足LTE在高数据率和高容量方面的需求，LTE系统支持应用 MIMO 技术。
? 下行MIMO 技术包括空间复用、波束赋形和传输分集，目前 MIMO 技术下行基本天线配置为2*2, 即2天线发送和2天线接收， 最大支持4天线进行下行方向四层传输。
? 上行MIMO 技术包括空间复用和传输分集，目前MIMO 技术上行 基本天线配置为1*2, 即1天线发送和2天线接收。 MIMO 天线数 据为虚拟天线数目。
下行MIMO技术——空间复用技术
调 制 与 映
解 调 与
来自百度文库
射
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。
的信道进行发送
边缘
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开环空间复用
终端不反馈信道信息，发射端根据预定义的信道信息来确 信道质量高且空间独立性
定发射信号
强时
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闭环空间复用
需要终端反馈信道信息，发射端采用该信息进行信号预处 信道质量高且空间独立性
理以产生空间独立性
强时。终端静止时性能好
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多用户MIMO
基站使用相同时频资源将多个数据流发送给不同用户，接 收端利用多根天线对干扰数据流进行取消和零陷。
? 空分多址（ SDMA） ? 利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向多 个终端并向发射数据流，或从多个终端并行接收数据流，以提高 用户容量。
? 从是否在发射端有信道先验信息分： ? 闭环（Close-Loop ）MIMO：通过反馈或信道互异性得到信道先验信 息 ? 开环（Open-Loop ）MIMO：没有信道先验信息
MIMO技术简介 ——系统结构
在无线链路两端均采用多根天线，分别同时接收与发射 ，能够充分利用空间资源，在无需增加频谱资源和发射功 率的情况下，成倍地提升通信系统的容量与可靠性。
第二部分 LTE关键技术之MIMO
? 第一章 MIMO技术简介 ? 第二章 下行MIMO技术 ? 第三章 上行MIMO技术
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LTE 传输模式-概述
现网是TM3/TM7/TM8自适应
TM3：开环空间复用+发射分集 TM7：单流波束赋形+发射分集
TM8：波束赋形+空间复用+发射分集
Mode
传输模式
技术描述
应用场景
1
单天线传输
信息通过单天线进行发送
无法布放双通道室分系统 的室内站
2
发射分集
同一信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立 信道质量不好时，如小区
MIMO技术的分类
问：天线阵元的相关性跟什么有关？ 问：传输分集的目的是什么
? 从MIMO 的效果分类：
? 传输分集（ Transmit Diversity ）
? 利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性（天线间距在 10λ以 上），发射或接收一个数据流，避免单个信道衰落对整个链路的影响。目的是
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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。