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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(gè)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(shí)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a21fd3K:JFD(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有


回答者: caoyudi003     回答時(shí)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。
4f8e342是434K:JFD()$#_*(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

回答者: z991221001     回答時(shí)間:2012-07-21 22:46    

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對(duì)幾種MIMO的原理及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行描述,對(duì)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(shí)現(xiàn)和原理以及幾種波束賦形算法的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行介紹與分析。 在LTE(Long Term Evolution,長期演進(jìn)技術(shù))標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的下行波束賦形技術(shù)能夠利用時(shí)分復(fù)用LTE(TD-LTE)系統(tǒng)中的上/下行信道的互易性,針對(duì)單個(gè)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)的波束賦形,從而有效提高傳輸速率和增強(qiáng)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(yàn)證。本文對(duì)此進(jìn)行了總結(jié),對(duì)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)部署有參考意義。
2 TD-LTE MIMO應(yīng)用場(chǎng)景$#&)*K:JFD本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
在本次中國移動(dòng)大規(guī)模外場(chǎng)測(cè)試主要選用以下3種MIMO技術(shù)適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景。3289西7K:JFD()本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
2.1 發(fā)射分集(Tx Diversity)4fads13東K:JFD()$#本文來自移動(dòng)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(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)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(hào)錯(cuò)誤率。SFBC通過在發(fā)射端增加信號(hào)的冗余度,使信號(hào)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。fads13東oiK:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
LTE采用的SFBC技術(shù)對(duì)編碼矩陣進(jìn)行了改進(jìn),能保證在有天線損壞的情況下也可以正常傳輸,傳輸數(shù)據(jù)更為簡單,圖1為SFBC發(fā)送端基本框圖。%kcvmmvckjK:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
么$*@#(K:JFD()本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
圖1 SFBC發(fā)送端基本框圖a4f8e342蔏:JFD()$#本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
對(duì)發(fā)射信號(hào)以發(fā)送分集進(jìn)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(duì)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(shí)編碼技術(shù)在無線相關(guān)性較大的場(chǎng)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(chǎng)景。(么$*@#(_@sK:JFD()$#_*本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
表1 SFBC應(yīng)用場(chǎng)景0874*$#(*)#$K:JFD()$#_*(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
34321%$#(*$K:JFD()$#_*本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
發(fā)送分集發(fā)射方式對(duì)信道條件要求不高,對(duì)SNR,信道相關(guān)性,移動(dòng)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(dāng)信道間相關(guān)性大且SNR較低或移動(dòng)速度過高情況下(對(duì)應(yīng)無線信道條件差),會(huì)考慮切換到發(fā)送分集的發(fā)射方案,例如信道惡化的場(chǎng)景下。當(dāng)信道處于理想狀態(tài)或信道間相關(guān)性小時(shí),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(chǎng)景。#(*$#什21fK:JFD()$#_本文來自移動(dòng)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(dú)立的信號(hào),接收端采用干擾抑制的方法進(jìn)行解碼,此時(shí)的理論空口信道容量隨著收發(fā)端天線對(duì)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。?fkjhfK:JFD()本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空分復(fù)用允許在同一個(gè)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(gè)用戶(單用戶MIMO/SU-MIMO),也可以來自多個(gè)用戶(多用戶MIMO/MU-MIMO)。單用戶MIMO可以增加一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率,多用戶MIMO可以增加整個(gè)系統(tǒng)的容量(見圖2)。ds1fads不K:JFD()$#本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
西70874*K:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
圖2 空間復(fù)用基本框圖4f8e342是4K:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
空分復(fù)用能最大化MIMO系統(tǒng)的平均發(fā)射速率,但只能獲得有限的分集增益,在信噪比較小時(shí)使用可能無法使用高階調(diào)制方式。mvckjlurewiK:JFD()$#_*本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
無線信號(hào)在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會(huì)頻繁反射,使得多個(gè)空間信道之間的衰落特性更加獨(dú)立,從而使得空分復(fù)用的效果更加明顯。無線信號(hào)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。21fdsK:JFD本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
無線信號(hào)在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會(huì)頻繁反射,使得多個(gè)空間信道之間的衰落特性更加獨(dú)立,從而使得空分復(fù)用的效果更加明顯。對(duì)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(duì)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(qiáng),對(duì)于OpenLoop MIMO,其健壯性較強(qiáng),對(duì)SNR要求和信道相關(guān)性要求不如前者嚴(yán)格(見表2,表3)。無線信號(hào)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。?1fds3aK:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
表2 CL-MIMO應(yīng)用場(chǎng)景ds也f12dsK:JFD()$#本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

表3 OL-MIMO應(yīng)用場(chǎng)景
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2.3 波束賦形(Beam Forming)a3ds襅:JFD本文來自移動(dòng)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(duì)多根天線輸出信號(hào)的相關(guān)性進(jìn)行相位加權(quán),使信號(hào)在某個(gè)方向形成同相疊加,在其他方向形成相位抵消,從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的增益。系統(tǒng)發(fā)射端能夠獲取信道狀態(tài)信息時(shí)(例如TDD系統(tǒng)),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號(hào)的相位(數(shù)據(jù)相同),以保證在目標(biāo)方向達(dá)到最大的增益;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端不知道信道狀態(tài)時(shí),可以采用隨機(jī)波束成形的方法實(shí)現(xiàn)多用戶分集(見圖3)。哦*&#%kcK:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

圖3 定向智能天線的信號(hào)仿真效果21f3dsaK:JFD()本文來自移動(dòng)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(shí)(例如TDD系統(tǒng)),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號(hào)的相位,以保證在目標(biāo)方向達(dá)到最大的增益。4afd5a4f8e34K:JFD()$#_*(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
波束成型技術(shù)在能夠獲取信道狀態(tài)信息時(shí),可以實(shí)現(xiàn)較好的信號(hào)增益及干擾抑制使的小區(qū)邊緣性能提升(見表4)。波束成型技術(shù)不適合密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境,由于反射的原因,接收端會(huì)收到太多路徑的信號(hào),導(dǎo)致相位疊加的效果不佳。fkjhfjouiK:JFD()$#本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
表4 波束成型應(yīng)用場(chǎng)景ds13東K:JFD(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
?fkjhfK:JFD()本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
波束賦形技術(shù)對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)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(duì)波束賦形技術(shù)能夠適配的場(chǎng)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(dá)到性能最優(yōu)。下面對(duì)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))poej道K:JFD(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
per-RB-MRT是基于EBB(Eigen Beam Forming,SEBB)波束賦形算法的一個(gè)子類;利用對(duì)每個(gè)子載波/資源塊瞬時(shí)信道狀態(tài)信息的特征值分解成對(duì)應(yīng)的下行波束加權(quán)向量。34321%$#(*K:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
可適用于角度擴(kuò)展比較大的應(yīng)用場(chǎng)合(如城區(qū)微小區(qū)覆蓋、基站天線架設(shè)不太高的場(chǎng)合);復(fù)雜度高;在信道移動(dòng)性較低,信道估計(jì)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(dòng)性較高,信道估計(jì)交差的情況下,性能不是很健壯。
(2)Full-BW-EBB算法(寬帶加權(quán))874*$#(*K:JFD()$本文來自移動(dòng)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(gè)子類,利用對(duì)每個(gè)子載波/資源塊的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息“統(tǒng)計(jì)特性”的特征值分解形成對(duì)應(yīng)的下行波束賦形的加權(quán)向量。ds也f12dsfK:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
可適用于角度擴(kuò)展較大的應(yīng)用場(chǎng)合;復(fù)雜度低于基于MRT的波束成形;在信道移動(dòng)性較低,信道估計(jì)質(zhì)量較好的情況下,相對(duì)于基于MRT的波束成形可獲得的波束賦形增益較低;在信道移動(dòng)性較高、信道估計(jì)質(zhì)量較差的情況下,性能比較健壯。$@&%#*(我)K:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
(3)DOA算法(基于到達(dá)方向估計(jì))9西70874K:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
DOA基于對(duì)用戶信號(hào)到達(dá)方向的估計(jì)形成下行波束賦形的加權(quán)向量。jhfjouierpK:JFD()$#_本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
適用于具有視距路徑(Line Of Sight,LOS)或角度擴(kuò)展(Angle Spread,AS)較小的應(yīng)用場(chǎng)合(如郊區(qū)宏小區(qū)覆蓋、基站天線架設(shè)較高的場(chǎng)合),獲得高的波束賦形增益;復(fù)雜度較低;對(duì)于角度擴(kuò)展較大的應(yīng)用場(chǎng)合,有效性不高。
2.4 應(yīng)用場(chǎng)景
大規(guī)模外場(chǎng)測(cè)試中無線通信環(huán)境邊界條件復(fù)雜,布網(wǎng)期間眾多因素均可導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的差異,應(yīng)該依照不同的邊界環(huán)境具體權(quán)衡與選擇(見圖4)。阿爾卡特朗訊也做了大量的針對(duì)各種場(chǎng)景的仿真與測(cè)試工作,力求提高其健壯性以適應(yīng)復(fù)雜場(chǎng)景。4fads13東oitK:JFD()$#_*(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

圖4 MIMO多種模式的切換門限考慮s不21K:JFD本文來自移動(dòng)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(chǎng)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(hào)較強(qiáng)、靠近市中心、多徑衰落較強(qiáng)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(duì)邊界條件要求比較嚴(yán)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(duì)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(qiáng),對(duì)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。1fd知1fkK:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
LTE-TDD外場(chǎng)大規(guī)模布網(wǎng),信道邊界條件復(fù)雜,使用不同的傳輸技術(shù)以適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。如果選擇不當(dāng),不僅不能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu),而且會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)干擾加大等惡劣影響。阿爾卡特朗訊在長期的研發(fā)與測(cè)試過程中,通過多種技術(shù)來適配各種不同的無線應(yīng)用場(chǎng)景,每種技術(shù)在相應(yīng)的場(chǎng)景下能有效地提高其數(shù)據(jù)健壯與性能增益,波束賦形技術(shù)更可以利用時(shí)TD-LTE系統(tǒng)中上/下行信道互易性,針對(duì)單個(gè)用戶動(dòng)態(tài)地進(jìn)行波束賦形,從而有效提高傳輸速率和增強(qiáng)小區(qū)邊緣的覆蓋性能。545%#(么$*@#K:JFD()$#_*(本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有
%$#(*$#蔏:JFD()$本文來自移動(dòng)通信網(wǎng)gg1fic3.cn,版權(quán)所有

回答者: xhy1331     回答時(shí)間:2012-07-22 19:27    

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