LTE/LTE—A MIMO原理及測試分析

伍爽

摘要：當(dāng)前，LTE/LTE-A MIMO技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。無線技術(shù)與信號處理技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來極大的便利，也有很多人意識到通過多天線技術(shù)能夠提升信號的傳輸速率，該種方式極為有效。因此，MIMO技術(shù)在該背景之下產(chǎn)生，它主要采用空間編碼、多天線陣列實現(xiàn)空間分集與復(fù)用等，這在有限帶寬內(nèi)也達(dá)到了提升頻譜效率的目標(biāo)。本文主要針對LTE/LTE-A MIMO原理及測試展開深入的分析，旨在提升LTE/LTE-A MIMO技術(shù)運行效率。

關(guān)鍵詞：原理 LTE/LTE-A MIMO 測試

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0021-01

LTE系統(tǒng)在物理層中，主要應(yīng)用正交頻分復(fù)用以及多輸入多輸出天線等作為關(guān)鍵技術(shù)，這在極大程度上提升了數(shù)據(jù)速率。隨著當(dāng)前 LTE無線通訊技術(shù)的應(yīng)用，MIMO技術(shù)產(chǎn)生并且得到了廣泛應(yīng)用。MIMO技術(shù)通過多天線陣列實現(xiàn)空間分集、復(fù)用等不同形式，在應(yīng)用該技術(shù)以后，頻譜效率得到了極大程度的提升。為此，當(dāng)前MIMO已經(jīng)成為一些系統(tǒng)內(nèi)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。

1 LTE-A MIMO的應(yīng)用場景

信道極限速率和可用帶寬、信噪比之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。當(dāng)帶寬條件一定的條件下，則需要考慮信噪比。通過提升信噪比實現(xiàn)提升速度的目標(biāo)，可是通常要在信噪比提升到一定程度的時候?qū)π旁氡冗M(jìn)行提速，此時雖然速率會有所提升，但是速率提升的幅度并不明顯，如果將其畫成曲線，那么其走勢似乎與對數(shù)曲線相似。如果信噪比較差，則通過提升信噪比能夠達(dá)到明顯提升速率的目標(biāo)。所以應(yīng)用傳輸分集以及波束賦形技術(shù)，能夠有效提升接收信號的信噪比，最終提升傳輸速率以及覆蓋范圍[1]。當(dāng)信噪比處于較好狀態(tài)之下，通過信噪比能夠提升相應(yīng)的速率，但是速率提升的幅度并不明顯。

實際應(yīng)用過程中，信造條件如果較好，那么要提升其運行速率，便需要選擇其他辦法以及路徑，通過該空間，提升維度信號的傳輸速率。換言之，如果與基站信號距離較近，那么應(yīng)用MIMO空分復(fù)用模式較為適合。如果基站邊緣或者覆蓋條件較差，此時要提升信噪比，最為合適的是通過波束賦形進(jìn)行提升。上述情況，具體而言需要做到以下幾點：

（1）空分復(fù)用。實際應(yīng)用中，密集城區(qū)以及室內(nèi)覆蓋無線信號會出現(xiàn)反復(fù)反射的問題，這導(dǎo)致多個空間信道的獨立性下降，可是此時的空分復(fù)用效果會表現(xiàn)的更為明顯。郊區(qū)以及一些農(nóng)村地區(qū)的無線信號存在較少的多徑分量，而各個空間信道之間存在著極大的關(guān)聯(lián)。（2）波束賦形。波束賦形也是波束成型或者智能天線，在3G技術(shù)中，該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。波束賦形需要通過多根天線將信號輸出，并且對信號相關(guān)性實施相位加權(quán)操作，從而確保能夠在某個方向上形成同向疊加的形式，并在其他方向上形成不同程度的相位抵消，從而實現(xiàn)提升信號強度的目標(biāo)。在系統(tǒng)發(fā)射端獲得相應(yīng)信道狀態(tài)信息的過程中[2]，此時系統(tǒng)在運行中會以信道狀態(tài)作為依據(jù)，調(diào)整每根天線信號的發(fā)射相位，從而保障目標(biāo)方向的信號實現(xiàn)最大化的增益；一旦系統(tǒng)發(fā)射端不能獲得信道狀態(tài)的信息，便可利用隨機波束性的方式，達(dá)到來多用戶分集模式的目標(biāo)。

波束賦形技術(shù)如果能夠獲得信道狀態(tài)信息，便能夠有效的提升信號強度，同時信號的抗干擾能力也會有所提升，最終實現(xiàn)提升小區(qū)邊緣的信號能力的目標(biāo)。波束賦形技術(shù)在使用過程中需要注意的是，無法適應(yīng)密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境受到反射等方面因素的影響，導(dǎo)致接收端收到來自多路徑的信號，這導(dǎo)致信號強度出現(xiàn)了下降的情況，與預(yù)期效果相差較多的距離。

2 LTE中應(yīng)用MIMO

實踐表明，三大運營商在應(yīng)用LTE雙工方式期間，存在著一定的不同點，對于中國移動相關(guān)企業(yè)而言，主要應(yīng)用TDD-LTE的方式實施相應(yīng)的信號傳輸。大規(guī)模外場測試期間，無線通信環(huán)境邊界具有一定的復(fù)雜性，但是不同的傳輸技術(shù)對于不同應(yīng)用場景具有一定的適應(yīng)性[3]。對于信號傳輸技術(shù)如果不能進(jìn)行合理恰當(dāng)?shù)倪x擇，不但無法達(dá)到網(wǎng)絡(luò)性能最優(yōu)目標(biāo)要求，還會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)干擾程度加大的問題，這給整體通信質(zhì)量帶來了負(fù)面的影響。

MIMO的幾種模式與不同的場景相適應(yīng)，如果按照所切換的邊界條件展開劃分，那么距離城市中心到郊區(qū)、小區(qū)的邊緣信息傳輸布網(wǎng)形式為：距離擠占較近、信號比較強，與市中心相接近，多徑衰落較強的城市中心地區(qū)等，可以通過閉環(huán)MIMO的使用提升信息傳輸速率。其原因在于，閉環(huán)RI/PMI反饋，其速率較為穩(wěn)定，出現(xiàn)的誤碼率比較低，能夠獲得多天線增益。可是該種形式一般會給邊界條件提出嚴(yán)格的要求[4]；弱環(huán)境比較惡劣，所存在的SNR比較低，那么此時的信息相關(guān)性會隨之下降，此時便能夠開環(huán)MIMO方式。城市郊區(qū)一般較為寬闊，因此該地區(qū)的信息相關(guān)性比較強，波束賦形技術(shù)可以通過TD-LTE系統(tǒng)中上行與下行的信道互易性，對單個用戶動態(tài)實施相應(yīng)的波束賦形，從而有效提升信息的傳輸率，并且擴大小區(qū)的信號覆蓋范圍。以上模式中，都可以將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的發(fā)射分集模式，但是發(fā)射分集模式的增強，導(dǎo)致信號傳輸速度以及信道環(huán)境等出現(xiàn)下降的情況，更加無法實現(xiàn)較多天線速率增益的目標(biāo)。

3 結(jié)語

本文主要從兩個方面著手分析了LTE/LTE-A MIMO原理及測試。分析中明確，當(dāng)前LTE/LTE-A MIMO技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，為此，LTE產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建極為重要。整條產(chǎn)業(yè)鏈中，LTE地位日益凸顯，在推動通訊行業(yè)發(fā)展方面有著積極的意義。所以相關(guān)工作人員還需要不斷對LTE/LTE-A MIMO原理展開深入分析，利用正確的測試方式，提升其應(yīng)用性能。

參考文獻(xiàn)

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[4]張翔，李文宇，宋麗娜等.LTE-Advanced MIMO增強技術(shù)研究[J].電信科學(xué)，2014（3）：38-41.