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TD-LTE MIMO的問題
MIMO就是用的空間分集嗎?還是空間復(fù)用?這兩個有區(qū)別嗎?還有空間分集增益與空間復(fù)用增益的區(qū)別是什么。

小弟剛來,沒啥積分,各位大神不吝賜教啊。。
提問者: 樂逍遙a  提問時間: 2012-07-21    
 
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問題答案 ( 3 )

不知道啊,我學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)啊a3ds也f1K:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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回答者: caoyudi003     回答時間:2012-07-21 22:39    

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空間分集和空間復(fù)用在MIMO技術(shù)中都用到了?臻g復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多副天線,充分利用空間傳播中的多徑分量?臻g分集有發(fā)射分集和接收分集兩類。
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回答者: z991221001     回答時間:2012-07-21 22:46    

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對幾種MIMO的原理及應(yīng)用場景進行描述,對波束賦形的天線模式、物理層過程、波束賦形在TD-LTE基站系統(tǒng)中的實現(xiàn)和原理以及幾種波束賦形算法的特點和應(yīng)用場景進行介紹與分析。 在LTE(Long Term Evolution,長期演進技術(shù))標準中,被采納的MIMO技術(shù)主要包括發(fā)送分集、空分復(fù)用、波束賦形等。其中基于用戶專用參考信號的下行波束賦形技術(shù)能夠利用時分復(fù)用LTE(TD-LTE)系統(tǒng)中的上/下行信道的互易性,針對單個用戶進行動態(tài)的波束賦形,從而有效提高傳輸速率和增強小區(qū)邊緣覆蓋性能。這些都在阿爾卡特朗訊的解決方案中得到了驗證。本文對此進行了總結(jié),對真實的網(wǎng)絡(luò)部署有參考意義。fjouierpoej礙:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
2 TD-LTE MIMO應(yīng)用場景s1fads不2K:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
在本次中國移動大規(guī)模外場測試主要選用以下3種MIMO技術(shù)適配不同的應(yīng)用場景。
2.1 發(fā)射分集(Tx Diversity)af12zK:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
LTE的多天線發(fā)送分集技術(shù)選用SFBC(Space Frequency Block Code)作為基本發(fā)送技術(shù),在發(fā)射端對數(shù)據(jù)流進行聯(lián)合編碼以減少由于信道衰落和噪聲所導(dǎo)致的符號錯誤率。SFBC通過在發(fā)射端增加信號的冗余度,使信號在接收端獲得分集增益。發(fā)射分集方案不能提高數(shù)據(jù)率。fjouieK:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
LTE采用的SFBC技術(shù)對編碼矩陣進行了改進,能保證在有天線損壞的情況下也可以正常傳輸,傳輸數(shù)據(jù)更為簡單,圖1為SFBC發(fā)送端基本框圖。
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圖1 SFBC發(fā)送端基本框圖
對發(fā)射信號以發(fā)送分集進行傳輸可以獲得額外的分集增益和編碼增益,從而可以在信噪比相對較小的無線環(huán)境下使用高階調(diào)制方式,但無法獲取空間并行信道帶來的速率紅利?諘r編碼技術(shù)在無線相關(guān)性較大的場合也能很好地發(fā)揮效能。SFBC可以較普遍地應(yīng)用于表1所示場景。289西70874*K:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
表1 SFBC應(yīng)用場景*(我)$#@3K:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
saf12zcK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
發(fā)送分集發(fā)射方式對信道條件要求不高,對SNR,信道相關(guān)性,移動速度均不敏感。但是該發(fā)射方式無法獲取空間并行信道帶來的速率紅利,發(fā)送分集方案不能提高數(shù)據(jù)率。當信道間相關(guān)性大且SNR較低或移動速度過高情況下(對應(yīng)無線信道條件差),會考慮切換到發(fā)送分集的發(fā)射方案,例如信道惡化的場景下。當信道處于理想狀態(tài)或信道間相關(guān)性小時,發(fā)射端采用空分復(fù)用的發(fā)射方案,例如密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋高SNR條件等場景。$#@3221a3dsK:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
2.2 空分復(fù)用技術(shù)(Spatial Multiplexing)
空分復(fù)用技術(shù)是在發(fā)射端發(fā)射相互獨立的信號,接收端采用干擾抑制的方法進行解碼,此時的理論空口信道容量隨著收發(fā)端天線對數(shù)量的增加而線性增大,從而能夠顯著提高系統(tǒng)的傳輸速率。1f3dsafK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空分復(fù)用允許在同一個下行資源塊上傳輸不同的數(shù)據(jù)流,這些數(shù)據(jù)流可以來自于一個用戶(單用戶MIMO/SU-MIMO),也可以來自多個用戶(多用戶MIMO/MU-MIMO)。單用戶MIMO可以增加一個用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率,多用戶MIMO可以增加整個系統(tǒng)的容量(見圖2)。K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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圖2 空間復(fù)用基本框圖$@&%#*(我)K:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空分復(fù)用能最大化MIMO系統(tǒng)的平均發(fā)射速率,但只能獲得有限的分集增益,在信噪比較小時使用可能無法使用高階調(diào)制方式。?3432K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
無線信號在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會頻繁反射,使得多個空間信道之間的衰落特性更加獨立,從而使得空分復(fù)用的效果更加明顯。無線信號在市郊、農(nóng)村地區(qū)多徑分量少,各空間信道之間的相關(guān)性較大,因此空分復(fù)用的效果要差許多。%$#(*$#什K:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
無線信號在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會頻繁反射,使得多個空間信道之間的衰落特性更加獨立,從而使得空分復(fù)用的效果更加明顯。對于適用于密集城區(qū)地區(qū)的MIMO應(yīng)用,可以用OpenLoop MIMO和CloseLoop MIMO兩種MIMO模式選擇,其中CloseLoop MIMO對環(huán)境要求較高,由于擁有PMI/RI的反饋調(diào)整,其數(shù)據(jù)可靠性較強,對于OpenLoop MIMO,其健壯性較強,對SNR要求和信道相關(guān)性要求不如前者嚴格(見表2,表3)。無線信號在市郊、農(nóng)村地區(qū)多徑分量少,各空間信道之間的相關(guān)性較大,因此空間復(fù)用的效果要差許多。
表2 CL-MIMO應(yīng)用場景我)$#@3K:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

表3 OL-MIMO應(yīng)用場景%kcvmmvckjluK:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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2.3 波束賦形(Beam Forming)dsfdsK:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
波束成型技術(shù)又稱為智能天線,通過對多根天線輸出信號的相關(guān)性進行相位加權(quán),使信號在某個方向形成同相疊加,在其他方向形成相位抵消,從而實現(xiàn)信號的增益。系統(tǒng)發(fā)射端能夠獲取信道狀態(tài)信息時(例如TDD系統(tǒng)),系統(tǒng)會根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號的相位(數(shù)據(jù)相同),以保證在目標方向達到最大的增益;當系統(tǒng)發(fā)射端不知道信道狀態(tài)時,可以采用隨機波束成形的方法實現(xiàn)多用戶分集(見圖3)。1%$#(*$#K:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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圖3 定向智能天線的信號仿真效果哦*&#%kcvmmvK:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
系統(tǒng)發(fā)射端能夠獲取信道狀態(tài)信息時(例如TDD系統(tǒng)),系統(tǒng)會根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號的相位,以保證在目標方向達到最大的增益。
波束成型技術(shù)在能夠獲取信道狀態(tài)信息時,可以實現(xiàn)較好的信號增益及干擾抑制使的小區(qū)邊緣性能提升(見表4)。波束成型技術(shù)不適合密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境,由于反射的原因,接收端會收到太多路徑的信號,導(dǎo)致相位疊加的效果不佳。
表4 波束成型應(yīng)用場景1fadsK:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

波束賦形技術(shù)對環(huán)境要求嚴格,不適用于密集城區(qū)。在阿爾卡特朗訊的LTE-TDD的系統(tǒng)方案中,針對波束賦形技術(shù)能夠適配的場景的無線信道情況不同,應(yīng)用不同的波束賦形算法,從而獲得最大的增益與健壯性,達到性能最優(yōu)。下面對阿爾卡特方案中的幾種典型的算法做簡單的介紹。
(1)per-RB-MRT(窄帶加權(quán))
per-RB-MRT是基于EBB(Eigen Beam Forming,SEBB)波束賦形算法的一個子類;利用對每個子載波/資源塊瞬時信道狀態(tài)信息的特征值分解成對應(yīng)的下行波束加權(quán)向量。289西K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
可適用于角度擴展比較大的應(yīng)用場合(如城區(qū)微小區(qū)覆蓋、基站天線架設(shè)不太高的場合);復(fù)雜度高;在信道移動性較低,信道估計質(zhì)量較好的情況下,可以獲得最優(yōu)的波束賦形增益;在移動性較高,信道估計交差的情況下,性能不是很健壯。2是434K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
(2)Full-BW-EBB算法(寬帶加權(quán))1fd知1K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
Full-BW-EBB是基于EBB波束賦形算法的另一個子類,利用對每個子載波/資源塊的瞬時信道狀態(tài)信息“統(tǒng)計特性”的特征值分解形成對應(yīng)的下行波束賦形的加權(quán)向量。fd5a4K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
可適用于角度擴展較大的應(yīng)用場合;復(fù)雜度低于基于MRT的波束成形;在信道移動性較低,信道估計質(zhì)量較好的情況下,相對于基于MRT的波束成形可獲得的波束賦形增益較低;在信道移動性較高、信道估計質(zhì)量較差的情況下,性能比較健壯。fads不21fdsK:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
(3)DOA算法(基于到達方向估計)
DOA基于對用戶信號到達方向的估計形成下行波束賦形的加權(quán)向量。
適用于具有視距路徑(Line Of Sight,LOS)或角度擴展(Angle Spread,AS)較小的應(yīng)用場合(如郊區(qū)宏小區(qū)覆蓋、基站天線架設(shè)較高的場合),獲得高的波束賦形增益;復(fù)雜度較低;對于角度擴展較大的應(yīng)用場合,有效性不高。sfds1fads不2K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
2.4 應(yīng)用場景(哦*&#K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
大規(guī)模外場測試中無線通信環(huán)境邊界條件復(fù)雜,布網(wǎng)期間眾多因素均可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的差異,應(yīng)該依照不同的邊界環(huán)境具體權(quán)衡與選擇(見圖4)。阿爾卡特朗訊也做了大量的針對各種場景的仿真與測試工作,力求提高其健壯性以適應(yīng)復(fù)雜場景。2是434321%$#K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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圖4 MIMO多種模式的切換門限考慮1fkjhfjK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
MIMO的幾種模式分別適用于不同的場景,按照切換的邊界件來分,從離城市中心到郊區(qū)以及小區(qū)邊緣,分別可以用如下傳輸方式布網(wǎng):離基站比較近、信號較強、靠近市中心、多徑衰落較強的城市中心地區(qū),可以使用傳輸模式4(CL-MIMO),由于有閉環(huán)的RI/PMI反饋,其速率穩(wěn)定、誤碼率較低,可以獲得多天線增益,但是對邊界條件要求比較嚴格;如果環(huán)境較為惡劣,SNR較低,信道相關(guān)性稍低,可以適應(yīng)傳輸模式3(OL-MIMO)方式;在城市郊區(qū)較為開闊、信道相關(guān)性較高的郊區(qū)地區(qū),依照速度的不同,選擇對應(yīng)算法的Beam Forming算法(傳輸模式7)。以上各種模式均可切換成發(fā)射分集模式,發(fā)射分集模式的健壯性強,對速度、信道環(huán)境與SNR要求均不高,但是無法產(chǎn)生多天線速率增益,只可以享受由于多天線并行傳輸帶來的分集增益。#$@&%K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
LTE-TDD外場大規(guī)模布網(wǎng),信道邊界條件復(fù)雜,使用不同的傳輸技術(shù)以適配不同的應(yīng)用場景尤為重要。如果選擇不當,不僅不能達到網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu),而且會造成網(wǎng)絡(luò)干擾加大等惡劣影響。阿爾卡特朗訊在長期的研發(fā)與測試過程中,通過多種技術(shù)來適配各種不同的無線應(yīng)用場景,每種技術(shù)在相應(yīng)的場景下能有效地提高其數(shù)據(jù)健壯與性能增益,波束賦形技術(shù)更可以利用時TD-LTE系統(tǒng)中上/下行信道互易性,針對單個用戶動態(tài)地進行波束賦形,從而有效提高傳輸速率和增強小區(qū)邊緣的覆蓋性能。
*(我)$#@32K:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

回答者: xhy1331     回答時間:2012-07-22 19:27    

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