【LTE基础知识】MIMO技术的典型应用场景分析

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MIMO部署

MIMO部署的几种典型场景如下图所示:

场景 A

     适用于覆盖范围广的地区,如农村或交通公路;

     简单的多径环境;

     采用模式6码本波束成形;

     保持半波长间距的四根发射天线;

     增加约4db链路预算。

场景 B

     适用于市区、郊区、热点地区和多径环境;

     更注重发射能力,而非覆盖;

     2 / 4传输交叉极化天线;

     低流动性:模式4闭环空间复用;

     高流动性:模式3发射分集。

场景 C

     适用于室内覆盖;

     采用模式5多用户MIMO

     在室内覆盖情况下,多用户MIMOSDMA原理类似;

     由于不同楼层之间的相关性较低,多个用户可以在不同楼层使用相同的无线资源。

发射分集的应用场景

MIMO系统的天线选择方案如下图所示:

MIMO系统的天线选择方案:

Case 1

     Case1能够满足LTE系统的基本要求;

     适用于大多数情况,如高/低速移动,高/低相关性信道衰落;

     性能较case2低;

     适用于Mode2/3/4/5

Case 2

     适用于热点区域和复杂的多径环境;

     能够提高系统容量;

     安装难度高,尤其在频率低于2GHz时;

     适用于模式4/5

Case 3

     适用于所有模式;

     由于有四个天线端口,同两天线端口相比,最大的优点能够提高上行覆盖范围;

     安装占用空间较大。

Case 4

     适用于模式6

     适用于大覆盖范围,如农村;

     需要考虑LTE天线类型的选择;

    综上,在LTE发展初期,case1是较好的选择,它可以在大多数情况下发展LTE网络。Case2可以用在市区等数据速率要求较高的复杂多径环境下。Case3/4能够用在LTE网络发展的第二个阶段,尤其在上行链路能够提高LTE网络覆盖范围。

    在简单的多径环境如农村,高相关性天线(case4)通常用来增加小区半径。在复杂的多路径环境如市区,低相关性天线(case1/2/3)通常用来增加峰值速率。

闭环空间复用的应用场景

闭环空间复用的实现原理如下图所示:

闭环空间复用适用于:

     低速移动终端;

     带宽有限系统(高信噪比,尤其在小区中心);

     UE反馈PMIRI

     复杂的多径环境;

     天线具有低互相关性(天线间距10l)。

说明:

    预编码矩阵指示(Pre-coding Matrix IndicatorPMI)是指仅在闭环空间复用这种发射模式下,终端(UE)告诉基站(eNode B)应使用什么样的预编码矩阵来给该UEPDSCH信道进行预编码。秩指示(Rank IndicatorRI)是指在(开环、闭环)空间复用这2种发射模式下,关于信道冲激响应(H)的秩(Rank)。即,RI=Rank(H)

波束成形的应用场景

波束成形的应用场景如下图所示:

低互相关性天线:

     天线间距较远且有不同的极化方向;

     天线权重包括相位和振幅;

     对发送信号进行相位旋转以补偿信道相位,并确保接收信号的相位一致;

     可以为信道条件较好的天线分配更大功率;

     模式- 7,非码本波束成形。

高互相关性天线:

     天线间距较小;

     不同天线端口的天线权重和信道衰落相同;

     不同相位反转到终端的方向;

     适用于大区域覆盖;

     通过增强接收信号强度来对抗信道衰落;

     模式-6,码本波束成形。

波束成形是在发射端将待发射数据矢量加权,形成某种方向图后发送到接收端。

     在下行链路提供小区边缘速率:增加信号发射功率,同时抑制干扰;

     无码本波束成形:基于测量的方向性和上行信道条件,基站计算分配给每个发射机信号的控制相位和相对振幅;

     基于码本的波束成形:该机制和秩=1MIMO预编码相同。UE从码本中选择一个合适的预编码向量,并上报预编码指示矩阵给基站。

波束成形应用场景:

     天线具有高互相关性;

     适用于简单的多径环境中,如农村;

     跟空间复用相比,波束成形适合于干扰较小的环境。


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