LTE的第二项关键技术: 多天线技术

多天线技术已完全应用于LTE中. 目前，多天线技术可以以多种方式实现，主要基于以下三个基本原则:

1. 分集增益: 多天线提供的空间分集可提高多径衰落下传输的鲁棒性.

2. 阵列增益: 通过预编码或波束成形，能量集中在一个或多个特定方向上. 还可以同时为不同方向上的多个用户提供服务（所谓的多用户MIMO）.

3. 空间复用增益: 多个信号流在可用天线组合建立的多个空间层上传输给单个用户.

这三个基本原理在LTE中使用. LTE中采用多天线技术配置的传输模式通常具有以下传输模式:

TM1: eNodeB单天线端口传输

TM2: 传输分集

TM3: 开环空间分集

TM4: 闭环空间分集

TM5: MU-MIMO

TM6: 闭环1级预编码

TM7: 在单个空间层上使用特定于UE的参考信号

TM8: 使用具有2个空间层的特定于UE的参考信号传输

TM9: 使用具有8个空间层的特定于UE的参考信号传输

下面分别描述了单用户MIMO方案和多用户MIMO方案.

LTE中定义了两种主要的传输分集技术，即SFBC（空频分组码）和FSTD（频率交换传输分集）. 这些发射分集方案可以在LTE中的PBCH和PDCCH上使用，并且也可以在PDSCH上使用. 在LTE中，仅针对两个和四个发射天线和数据流定义发射分集. 对应于TM1，TM2.

1. 空频分组码SFBC

如果将LTE的物理信道配置为使用两个enodeb天线进行发射分集操作，则可以使用纯SFBC. 为了理解SFBC，假设输入到SFBC编码器的符号流为c1，c2，...，则天线1和天线2的第一子载波分别发送c1和c2，天线1和天线2的第二子载波发送天线2分别发送-c2 *和c1 *.

2. 频率切换发射分集FSTD和SFBC的组合

如果使用四个天线，则将SFBC和FSTD组合使用. FSTD意味着不同的天线分支使用不同的子载波集进行传输，从而降低了子载波之间的相关性.

首先解释空间复用的三个术语:

空间“层”: 层可以描述为符号到发射天线端口的映射. 每个层由等于发送天线端口数量的矢量长度（预编码）标识. LTER8和R9下行链路传输最多可以支持4层空间并行传输. 可以支持的实际层取决于下行链路信道条件.

传输“等级”: 已发送的层数.

“代码字”: 独立的编码数据块，对应于从MAC层传输到物理层的单个数据块TB，受CRC保护. 对于大于1的等级，发送两个码字. 值得注意的是，码字的数量总是小于或等于层数，也就是说，总是小于或等于天线端口的数量.

一个码字数据块可以包含多个并行传输数据流. 例如，对于4天线基站，可以发送的最大并行数据流为4，但是每两个数据流的数据块被统一编码以形成数据块编码码字多天线接收分集技术，该编码字被划分为两个空间并行数据流.

对于LTE，即使存在4层传输，SU-MIMO空间复用方案也会选择使用最多两个码字. 代码字到层的映射是静态的，如下所示. 对应于TM3，TM4，TM6.

开环空间复用和闭环空间复用的PDSCH传输模式使用预定义的“码本”进行预编码以形成传输层. LTE中有两种形成传输层的方法，如下所述:

1. 预编码

在闭环空间复用的情况下，UE从预定义的代码簿中获取最想要的代码簿，并将其反馈给enodeb.

2. 循环延迟分集CDD

在“开环”空间复用的情况下，UE反馈仅指示信道等级，而不指示所需的预编码矩阵. 在这种模式下，如果用于PDSCH传输的秩大于1，即发送了不止一层多天线接收分集技术，则LTE可以使用CDD. CDD涉及从多个发射天线在同一组OFDM子载波上发送同一组OFDM符号，每个天线具有不同的延迟. 原理如下.

LTE区分了两种支持波束成形的传输模式:

1. 闭环等级1预编码. 对于TM6，虽然这等效于波束成形，但也可以视为SU-MIMO空间复用的特例.

2. UE特定的RS. 在此模式下，MIMO预编码不限于预定义的码本，因此UE无法使用特定于小区的RS进行解调，而是需要预编码的特定于UE的导频. 对应于TM7，TM8. 该模式是通过将enodeb功率集中在UE位置的方向来扩展小区覆盖范围的主要机制.

对于TM8，UE不反馈任何预编码信息，并且enodeb从上行链路获取此信息. 对于TM9，UE帮助enodeb得出波束成形预编码权重.

LTE中有两种多用户MIMO方案.

1. TM5. 这是R8中使用的方法. 该方案基于与SU-MIMO相同的密码本，并且还使用相同的“隐式”反馈计算机系统. 基于此，UE进行一些预编码器假设，然后enodeb在PDSCH上进行传输. UE会响应最佳假设（隐含表示CSI）报告推荐的PMI. 使用此方案的UE假定enodeb仅在PDSCH上传输一层，即每个调度的UE只有一个码字.

2. TM8. 这是R9中使用的方法，即使用双流波束成形，并与预编码的UE特定导频一起使用.

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