LTE中的多天线系统

通信技术• Communications Technology28 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】TD-LTE 系统 多天线技术 应用研究LTE 是一种移动宽带网络标准，它是在3GPP 定义下产生的。

多天线（MIMO ）技术最早由国外学者Marconi 于1908年提出，该技术能够通过利用多天线对信道衰弱进行相应的抑制，其中信道的容量与天线的数量成正比。

无线通信相关技术不断发展，多天线技术在TD-LTE 系统中得到广泛应用。

多天线（MIMO ）技术有丰富的传输模式，对系统容量和小区的峰值速率能有效提高。

MIMO 系统能加倍增加信道的容量，保障信号传输的稳定性，并极大提高频谱的利用率。

针对LTE 存在的高传输速率特点，多天线技术在LTE 网络系统的建设中会发挥出重要的作用。

1 TD-LTE多天线（MIMO）技术概念和相应原理1.1 TD-LTE多天线（MIMO）技术相关概念对于LTE 系统而言，其能够改善小区边缘用户系统的相关性能，将多天线技术应用到LTE 系统中，空间维度资源能够得到充分的利用，相关发射功率和带宽在不受到改变的情况下，无线通信系统的传输容量可以得到成倍的提高。

对于多天线技术而言，其包含了天线分集、空间复用和波束赋型等三种应用技术，通过在无线通信系统中使用大规模的多天线（MIMO ）技术，可以有效提高空间的分辨率，能够对各类资源进行深度挖掘，涉及维度更加广泛。

同时，多天线技术能够有效提高天线接收端的信噪比，从而达到更好的网络覆盖效果，天线分集和波束赋型技术发挥了重要的作用。

通过使用多天线技术中的空间复用技术，还能够有效提高小区的吞吐率和峰值速率，在特定的环境下空间复用技术还能够提高数据的速率。

通过将多天线（MIMO ）技术应用到LTE 通信系统中，能够有效保证LTE 系统的高峰值速率和高频谱效率。

个人也是学习中，算不上高手，说下我的理解：1、最早的多天线技术出现在接收端多天线接收，由于在接收端有多天线，可以形成多条接收通道,从而可以对抗无线信道的深度衰落，显然嘛：多条接收通道同时处于深度衰落的可能性肯定是小于单条接收通道处于深度衰落的可能性，这样就能改善传输质量，提高无线传输的可靠性。

这种技术又叫“收分集”技术，可以应用在基站或手机侧，而且显然由于不涉及到互操作，所以也不用标准化。

从而最先在无线系统中使用。

因为不用标准化，所以在LTE中我们就没有看到这方面的内容。

2、“收分集”技术的应用又给了人们启发：如果手机接收端部署多天线，显然对手机的成本和复杂度是有提高的。

能否把多天线部署在发射端来提高接收端的信道可靠性呢？这样一来：手机只用单个天线，复杂度和成本都在基站一侧，由系统侧承担，岂不乐哉?然而问题随之而来：如果发射端单纯的用多天线发射相同的数据流，它们实际上是相互干扰的，不但起不了分集的作用，而且可能会相互抵消！要多天线发射起到提供增益，而不相互打架，就需要特别的信号处理技术。

(以下都两天线发射为例，H表示复数的共轭,exp()表示一个复数，）牛人1: Alamouti天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{-H(x2),H(x1), .......}这种发射编码方案相当于在形成2个正交的信道(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 2“发射分集”方案牛人2: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(b1),x2*exp(b2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个大的相位偏移后再发射相当于在信道中人为造成多径效应(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是CDD“分集”方案，LTE中CDD不单独使用，只和空间复用技术结合在一起使用。

牛人3: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(B1),x2*exp(B2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个相位偏移后再发射。

浅析LTE 系统的多天线技术摘要：多天线技术能够在不增加带宽的条件下，大幅提高系统容量和链路可靠性，因而成为LTE 的关键技术之一。

多天线技术性能不仅取决于空时信号处理，天线本身的指标也很大程度上影响其网络部署。

LTE的多天线技术包含了分集、空间复用和波束赋形技术。

与之相对应，LTE规定了8种传输模式。

文章介绍了多天线技术的分类，对TM3与TM7的切换做了简要分析，探讨了波束赋形与发送分集的性能对比。

关键词：LTE；多天线；传输模式；波束赋形1 LTE多天线技术的分类在下行链路，LTE的多天线发送方式可分为发射分集、空间复用和波束赋形等传输模式。

1.1发射分集发射分集方案有多种实现方法，例如延迟发射分集、循环延迟发射分集、切换发射分集、空时（频）编码等；LTE标准中采用空频编码（SFBC）作为两天线端口的发射分集方案、4天线端口的发射分集方案为SFBC+FSTD（空频编码+频率切换发射分集）。

其中，两天线端口的发射分集方案- 空频编码SFBC：待发送信息经过星座映射后，以两个符号为单位进入空频编码器。

在第一个频率（子载波），天线端口1传输符号c1，天线端口2传输符号c2；在另一个子载波上，天线端口1与天线端口2分别传输符号- c2与c1。

两天线端口的SFBC发射机结构如图1所示。

4天线端口的发射分集方案- SFBC+FSTD：在FSTD中，发射天线按照不同的子载波进行切换，不同的天线支路使用不同的子载波集合进行发送，减小了子载波之间的相关性，使等效信道产生了频率选择性。

SFBC+FSTD方案将待传输的数据符号以4个为一组进行编码操作，记为c1、c2、c3、c4，这4个符号按照表1所示的关系映射到子载波0、1、2、3和天线端口0、1、2、3上。

在子载波0和1上，天线端口0和2传输数据，端口1和3不传输数据；类似的，子载波2和3上，天线端口1和3传输数据，端口0和2不传输数据。

子载波0与1、2与3构成了两个子载波组，天线端口0与2、1与3构成了两个天线组，两个天线组使用不同的子载波，形成FSTD。

个人也是学习中，算不上高手，说下我的理解：1、最早的多天线技术出现在接收端多天线接收，由于在接收端有多天线，可以形成多条接收通道,从而可以对抗无线信道的深度衰落，显然嘛：多条接收通道同时处于深度衰落的可能性肯定是小于单条接收通道处于深度衰落的可能性，这样就能改善传输质量，提高无线传输的可靠性。

这种技术又叫“收分集”技术，可以应用在基站或手机侧，而且显然由于不涉及到互操作，所以也不用标准化。

从而最先在无线系统中使用。

因为不用标准化，所以在LTE中我们就没有看到这方面的内容。

2、“收分集”技术的应用又给了人们启发：如果手机接收端部署多天线，显然对手机的成本和复杂度是有提高的。

能否把多天线部署在发射端来提高接收端的信道可靠性呢？这样一来：手机只用单个天线，复杂度和成本都在基站一侧，由系统侧承担，岂不乐哉?然而问题随之而来：如果发射端单纯的用多天线发射相同的数据流，它们实际上是相互干扰的，不但起不了分集的作用，而且可能会相互抵消！要多天线发射起到提供增益，而不相互打架，就需要特别的信号处理技术。

(以下都两天线发射为例，H表示复数的共轭,exp()表示一个复数，）牛人1: Alamouti天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{-H(x2),H(x1), .......}这种发射编码方案相当于在形成2个正交的信道(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 2“发射分集”方案牛人2: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(b1),x2*exp(b2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个大的相位偏移后再发射相当于在信道中人为造成多径效应(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是CDD“分集”方案，LTE中CDD不单独使用，只和空间复用技术结合在一起使用。

牛人3: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(B1),x2*exp(B2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个相位偏移后再发射。

lte工作原理LTE（Long Term Evolution）是一种移动通信技术，用于实现高速数据传输和宽带无线接入。

它的工作原理是基于多天线技术、OFDM技术和分组交换技术等几个关键技术进行组合实现。

在LTE系统中，用户设备（如手机）和基站之间进行数据传输，下面将详细介绍LTE的工作原理以及相关参考内容。

1. 多天线技术：LTE系统采用了多输入多输出（MIMO）技术，通过多个发射天线和接收天线的组合，可以实现更高的数据传输速率和更好的频谱效率。

MIMO技术的原理是在多条独立的信道上同时传送数据，通过空间上的分集和编码技术，可以提高系统容量和抗干扰能力。

2. OFDM技术：LTE采用了正交频分复用（OFDM）技术，将频谱资源分成多个频域上的子载波，并在时域上实现并行传输。

OFDM技术具有抗多径衰落、高信道容量和灵活性等优点。

LTE系统中，使用的是基于FFT的OFDM技术，通过变换和调制操作将数字数据转换为复数信号，然后在频域上进行并行传输。

3. 分组交换技术：LTE采用了分组交换技术，将数据分为小的数据包进行传输。

与传统的电路交换方式不同，分组交换更加灵活高效。

LTE系统中，用户数据被分割成小的IP数据包，并且与控制信息一起传输。

在传输过程中，数据包可以在不同的链路上分开传输，这样可以充分利用网络资源。

4. LTE协议架构：LTE系统使用了一种分层的协议架构，包含了物理层、数据链路层、网络层和应用层等几个层次。

物理层负责信号的调制、解调、编码和解码等操作；数据链路层负责数据传输的可靠性和适应性等；网络层负责IP数据包的传输和路由等；应用层负责具体的应用程序，如VoIP和视频流的传输等。

5. LTE资源分配：LTE系统中，将无线资源分成时域资源和频域资源两部分。

时域资源包括子帧、时隙和符号等，在时间上进行复用。

频域资源包括RB（资源块），在频率上进行复用。

通过动态分配时域和频域资源，实现对用户设备的灵活调度和调整，提高系统的容量和效率。

Td-LTE系统增强多天线技术研究中期报告摘要：随着移动通信用户的急剧增长，无线通信系统带宽的需求也在不断增加。

天线技术是提高无线通信系统性能的关键技术。

本文以Td-LTE为研究对象，对增强多天线技术在Td-LTE系统中的应用进行了研究。

首先，简要介绍了Td-LTE系统的基本特点和多天线技术的基本原理。

然后，详细阐述了多天线技术在Td-LTE系统中的应用，包括天线选择分集、空间分集、波束赋形、预编码等技术。

最后，通过仿真实验验证了多天线技术在Td-LTE系统中的性能优势。

通过本文的研究，可以得出结论：增强多天线技术在Td-LTE系统中具有重要的应用价值，可以有效提高系统的容量和覆盖范围。

关键词：Td-LTE；多天线技术；天线选择分集；空间分集；波束赋形；预编码Abstract:With the rapid growth of mobile communication users, the demand for bandwidth of wireless communication systems is also increasing. Antenna technology is a key technology to improve the performance ofwireless communication systems. In this paper, Td-LTE is taken as the research object, and the application of enhanced multi-antenna technology in Td-LTE system is studied.Firstly, the basic characteristics of Td-LTE system and the basic principle of multi-antenna technology are briefly introduced. Then, the application of multi-antenna technology in Td-LTE system is elaborated in detail, including antenna selection diversity, spatial diversity, beamforming, and precoding. Finally, the performance advantages of multi-antenna technology in Td-LTE system are verified through simulation experiments.Through the research in this paper, it can be concluded that enhanced multi-antenna technology has important application value in Td-LTE system, and can effectively improve the system capacity and coverage range.Keywords: Td-LTE; multi-antenna technology; antenna selection diversity; spatial diversity; beamforming; precoding。