(完整版)LTE多天线技术

个人也是学习中，算不上高手，说下我的理解：

1、最早的多天线技术出现在接收端多天线接收，由于在接收端有多天线，可以形成多条接收通道,从而可以对抗无线信道的深度衰落，显然嘛：多条接收通道同时处于深度衰落的可能性肯定是小于单条接收通道处于深度衰落的可能性，这样就能改善传输质量，提高无线传输的可靠性。这种技术又叫“收分集”技术，可以应用在基站或手机侧，而且显然由于不涉及到互操作，所以也不用标准化。从而最先在无线系统中使用。因为不用标准化，所以在LTE中我们就没有看到这方面的内容。

2、“收分集”技术的应用又给了人们启发：如果手机接收端部署多天线，显然对手机的成本和复杂度是有提高的。能否把多天线部署在发射端来提高接收端的信道可靠性呢？这样一来：手机只用单个天线，复杂度和成本都在基站一侧，由系统侧承担，岂不乐哉?然而问题随之而来：如果发射端单纯的用多天线发射相同的数据流，它们实际上是相互干扰的，不但起不了分集的作用，而且可能会相互抵消！要多天线发射起到提供增益，而不相互打架，就需要特别的信号处理技术。

(以下都两天线发射为例，H表示复数的共轭,exp()表示一个复数，）

牛人1: Alamouti

天线1发射{x1, x2, .......}

天线2发射{-H(x2),H(x1), .......}

这种发射编码方案相当于在形成2个正交的信道(为啥？)，从而可以提高传输可靠性

这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 2“发射分集”方案

牛人2: 无名

天线1发射{x1, x2, .......}

天线2发射{x1*exp(b1),x2*exp(b2), .......}

这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个大的相位偏移后再发射

相当于在信道中人为造成多径效应(为啥？)，从而可以提高传输可靠性

这种发射编码方案被用在LTE中就是CDD“分集”方案，LTE中CDD不单独使用，只和空间复用技术结合在一起使用。

牛人3: 无名

天线1发射{x1, x2, .......}

天线2发射{x1*exp(B1),x2*exp(B2), .......}

这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个相位偏移后再发射。不同于牛人2中的"相位偏移"是事先规定好的，这里的相移是根据某个具体UE的信道实时计算出来的。它不同于CDD方案：发射在空间中是各向同性的，对所有UE是平等的；这个方案的发射是为了对准某个具体UE，从而使特定UE的接收增强，其它UE接收很弱。

这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 7“Beamforming波束成形”方案

3．搞完了上面的“收分集”和“发分集”技术后，人们又开始妄想。。。。

是否能把发射端多天线和接收端多天线结合起来，不仅用来提高传输可靠性，还能并行传输多个数据流啊？原理如下：两天线发射+两天线接收时，不时有4个信道吗，记为h11,h12,h21,h22

学过解线性方程组吧：

h11*x1+h12*x2 = y1

h21*x1+h22*x2 = y2

当向量[h11,h12]和向量[h21,h22]线性无关时，以上的方程可以解出来。

也就是说：当信道线性无关时，并行传输2个数据流是可以的。这就叫空间复用

又为了降信号间的干扰，提高接收的可靠性，在发射端先乘上一个复矩阵后再发射

这个复矩阵通常是个正交复矩阵或CDD矩阵

这种发射端先乘上一个复矩阵的操作在LTE中叫Precodeing，之所以叫Pre是因为复矩阵是协议规定好的

如果复矩阵由发射端随机选择的，就叫"Open loop"开环空间复用，对应LTE的Mode 3

如果复矩阵由接收端根据信道估计选出来的，然后反馈给发射端，就叫"close loop"闭环空间复用，对应LTE 的Mode 4

如果并行传输的多个数据流是用于多个UE的，则叫"MU mimo"多用户空间复用，对应Lte 的Mode 5

闭环方式下还有个只能传输一个流的特例，这就叫“close loop RANK=1"的闭环发分集，对应Lte 的Mode 6

1.codeword: 相当于TranportBlock, 即物理层需要传输的原始数据块. LTE可支持在同一块资源同时传

输2个相对独立的codeword，这是通过空间复用（SM）技术实现的。

yer：数据被分为不同layer进行传输，layer总数<=天线个数。和信道矩阵的rank是对应的。相

当于空分的维度。

3.rank：相当于总的layer数。

4.atenna port：其实并不等同于天线个数，而是相当于不同的信道估计参考信号pattern。对端口0~3，

确实对应多天线时，RS的发送pattern；对于端口4，对应于PMCH，MBSFN情况的RS；对于端口5，对应于UE Special RS。

然后介绍LTE的7个传输模式，其中后6种传输模式分别应用了四种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。

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。

上行反馈如果是频率选择性信道，则反馈多个subband的CQI，否则仅反馈wideband的CQI。根据不同情况选择通过PUSCH或PUCCH反馈。

1）对于来自上层的数据，进行信道编码，形成码字；