下载文档原格式
1引言近年，伴随着无线通讯技术的发展和无线移动终端的普及应用，新通讯系统不断追求更高的数据传输速率和更大的信道容量。
在全球范围内，以WCDMA、TD-SCDMA和CDMA为代表的3G技术向长期演进技术（Long Term Evolution，LTE）及LTE-Advanced为代表的4G技术演进。
2013年底中国政府正式向中国移动、中国联通和中国电信发布TD-LTE牌照，开启了中国LTE商用的新纪元。
LTE系统在物理层采用正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）和多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）天线等作为关键技术，具有更高的数据速率。
传输信道理论峰值速率可达上行75Mbit/s、下行300Mbit/s。
而LTE-Advanced进一步采用了载波聚合（Carrier Aggregation，CA）、多层空间复用（Multi-layer Spatial Multiplexing）等技术，理论峰值传输速率得到提升，可达上行1.5Gbit/s、下行3Gbit/s。
作为商用的LTE移动终端，必须满足多模多频的需求，而天线必须兼顾宽带化小型化的要求。
LTE移动终端一般要求内置天线，至少两个以上的接收天线，多通道RF接收信号处理能力，可支持LTE、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA等多种制式，并实现多种模式之间/语音和数据业务之间的切换。
从天线设计层面，LTE终端产品频率覆盖范围更宽（从700MHz到2.7GHz）。
一方面市场要求小巧精致的ID设计、高质量的用户体验；另一方面频率较低的700MHz频段需要较大的天线尺寸，MIMO天线系统的双天线以及射频高性能指标（高隔离度、低相关性系数等）的要求导致产品尺寸增加，这两方面的矛盾使终端天线设计和测试成为LTE移动终端的一个关键技术难点。
移动通信的LTE技术移动通信是现代社会的重要组成部分，随着科技的不断发展，人们对通信技术的需求也越来越高。
LTE（Long Term Evolution）技术作为第四代移动通信技术，以其高速、高容量和低延迟的特点，在通信领域扮演着重要的角色。
本文将深入探讨移动通信的LTE技术，包括其原理、应用和未来发展趋势。
一、LTE技术的原理LTE技术是一种基于OFDMA（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出）的无线通信技术。
OFDMA允许多个用户同时传输数据，且能够适应不同的信道质量和用户需求。
MIMO利用多个天线来传输和接收信号，大大提升了系统的容量和覆盖范围。
二、LTE技术的优势1.高速率：LTE技术能够提供更高的数据传输速率，满足用户对于高质量、高速度的数据传输的需求。
2.低延迟：由于LTE技术使用了OFDMA和MIMO等先进技术，使得数据传输的延迟大大降低，提升了通信的实时性。
3.高容量：LTE技术在频谱利用率上有很大的提升，相比于之前的技术，能够支持更多的用户同时连接，提供更大的网络容量。
4.良好的移动性能：LTE技术的覆盖范围更广，信号强度更稳定，能够在高速移动和复杂环境中保持通信的稳定性。
三、LTE技术的应用1.移动宽带：LTE技术的高速率和高容量使得用户可以随时随地获得高速的移动宽带网络，满足用户对于高质量多媒体传输的需求。
2.物联网：LTE技术的低功耗特点使其成为物联网通信的理想选择，能够连接大量的物联网设备，并支持小数据传输和低功耗需求。
3.应急通信：在灾难发生或紧急情况下，LTE技术可以提供可靠的通信服务，帮助救援人员传递信息和协调救援行动。
4.车联网：LTE技术的高速率和低延迟使得车联网行业得到快速发展，实现高精度导航、车辆远程监控等功能。
四、LTE技术的未来发展趋势1.5G的发展：随着5G技术的不断成熟，LTE技术将逐渐过渡到5G网络，并融合为更高效的通信体系，为用户提供更快、更可靠的通信服务。
LTE车地无线通信系统中的多天线合作与信号处理技术研究在LTE车地无线通信系统中，多天线合作和信号处理技术是实现高质量和稳定通信的关键技术。
本文将重点研究LTE车地无线通信系统中多天线合作和信号处理技术的应用与研究。
首先，介绍LTE车地无线通信系统。
LTE是第四代移动通信技术，其特点是高速率、低时延和大容量。
它被广泛应用于车辆通信领域，为车辆提供高速稳定的通信服务。
多天线合作技术在LTE车地无线通信系统中起到了重要的作用。
多天线合作技术可以利用车载天线的多样性，提高系统的信号质量和容量。
传统的LTE系统通常采用单天线传输信号，容易受到车身等遮挡因素的影响，导致信号弱化和传输速率下降。
而多天线合作技术可以通过多个车载天线同时传输和接收信号，有效抵抗遮挡因素的影响，提高系统的通信质量和容量。
多天线合作技术的核心是天线的选择和分集。
车载天线的选择需要考虑天线的布局和天线间的干扰情况。
合理的车载天线布局可以提高系统的信号覆盖范围和通信质量。
同时，天线间的干扰问题也需要采取相应的信号处理方法来解决。
例如，可以使用信道估计和预编码技术来消除多路径干扰和多天线间的干扰，提高系统的抗干扰性能。
另一个重要的技术是信号处理技术。
车载通信系统中，信号受到多径衰落和多普勒效应等影响，传统的信号处理方法难以应对复杂的无线传输环境。
因此，需要采用先进的信号处理技术来提高信号的可靠性和鲁棒性。
例如，可以采用自适应调制和编码技术来根据信道条件动态调整调制和编码方式，提高系统的抗干扰性能和传输速率。
除了多天线合作和信号处理技术，LTE车地无线通信系统中还涉及其他关键技术。
例如，无线资源的优化分配和调度算法是实现高效通信的重要技术。
传统的无线资源分配方法通常是静态的，不能适应车辆通信环境的动态变化。
因此，需要采用动态的无线资源优化分配和调度算法，根据车辆的移动速度和通信需求，实时调整无线资源的分配方案，提高系统的通信效果。
此外，还需要考虑LTE车地无线通信系统的安全性和隐私保护。
4 下行多天线技术4.1 天线端口3GPP使用了“天线端口”的概念，天线端口的概念和传统意义上的物理天线振子有着重大区别，天线端口可以映射到物理天线振子。
下行天线端口根据参考信号进行定义，例如：天线端口0与小区特殊参考信号有关，而天线端口6与定位参考信号有关。
Table 19-Antenna ports and their associated Reference Signals在有些情况下，天线端口和物理天线振子之间是一一对应的，当一个双极化天线用于下行2X2 MIMO或下行发射分集情况下，天线端口0映射到物理天线振子0，天线端口1映射到物理天线振子1。
如图32所示：Figure32-Example of one-to-one mapping between antenna port and physical antenna elements如果从终端角度观察：有两个下行传输--天线端口0传输小区特定参考信号，天线端口1也传输小区特定参考信号。
在其他情况下，一个天线端口可以映射到多个物理天线振子上，波束赋形就使用了这个方法。
3GPP 规范R8版本中介绍了天线端口5用于支持波束赋形，波束赋形使用多个物理天线振子直接将下行信号传输给特定的终端，这通常是通过使用由多列双极化天线振子组成的一个天线阵列来进行传输的，这个场景如图33所示。
波束赋形的原理在33.6章节描述。
如图33所示，一个天线阵列有8个物理天线振子（4列双极化天线对），天线端口5映射到所有的8个物理天线振子上。
elements UE perspectiveAntennaFigure33-Example of mapping 1 antenna port onto multiple physical antenna elements从终端的角度来说，只有一个天线端口5传输下行信号并携带与终端专用参考信号相关的天线端口5。
我们通常把天线端口看作是虚拟的，因为从终端的角度来说，它们只是终端的下行传输，而不是eNode B 端物理天线振子实际下行传输。
TD-LTE多天线技术研究报告（V0.0）TD-SCDMA研究开发和产业化项目专家组TD-LTE工作组目次目次 (I)前言 (II)1 范围 (2)2 规范性引用文件 (2)3 缩略语 (2)4 TD-LTE多天线技术概述 (5)4.1 TD-LTE多天线技术原理 (5)4.2 广播、控制信道多天线模式 (5)4.3 PDSCH多天线传输模式及其使用 (5)4.4 PUSCH多天线传输模式及其使用 (5)5 TD-LTE多天线技术性能评估 (5)5.1 发送分集技术性能评估 (5)5.2 大延迟CDD空间复用性能评估 (6)5.3 闭环空间复用性能评估 (6)5.4 波束赋形性能评估 (6)6 TD-LTE多天线技术实现复杂度评估 (6)6.1 下行2天线MIMO系统实现复杂度评估 (7)6.2 下行4天线MIMO系统实现复杂度评估 (7)6.3 下行8天线MIMO系统实现复杂度评估 (7)6.4 上行2用户MIMO系统实现复杂度评估 (7)7 TD-LTE多天线技术演进路线建议 (7)7.1 小天线间距天线阵列技术演进路线 (7)7.2 大天线间距天线阵列技术演进路线 (8)7.3 室内天线阵列技术演进路线 (8)附录A (9)附录B (9)I前言本报告收集TD-LTE工作组测试与规范组对TD-LTE标准中定义的各种多天线传输模式和配置的研究成果，以作为TD-LTE工作组选择技术特性选项、确定产业演进路线、编写测试规范、组织相关产业推进和测试工作的参考。
IITD-LTE多天线技术研究报告1 范围本规范收集了TD-LTE多天线技术原理、性能、技术选项配置等方面对的分析、仿真评估、测试数据等，并对TD-LTE产业演进路线给出建议。
2 规范性引用文件[1] 3GPP TS 36.201 LTE Physical Layer – General Description[2] 3GPP TS 36.211 Physical Channels and Modulation[3] 3GPP TS 36.212 Multiplexing and channel coding[4] 3GPP TS 36.213 Physical layer procedure[5] 3GPP TS 36.214 Physical Layer – Measurements[6] 3GPP TS 36.300 Overall description[7] 3GPP TS 36.321 Medium Access Control (MAC) protocol[8] 3GPP TS 36.322 Radio Link Control (RLC) protocol[9] 3GPP TS 36.323 Packet Data Convergence Protocol (PDCP)[10] 3GPP TS 36.331 Radio Resource Control (RRC)[11] 3GPP TS 36.401 Architecture description[12] 3GPP TS 36.410 S1 General aspects and principles[13] 3GPP TS 36.411 S1 layer 1[14] 3GPP TS 36.412 S1 signaling transport[15] 3GPP TS 36.413 S1 Application Protocol (S1AP)[16] 3GPP TS 36.414 S1 data transport[17] 3GPP TS 36.420 X2 general aspects and principles[18] 3GPP TS 36.421 X2 layer 1[19] 3GPP TS 36.422 X2 signaling transport[20] 3GPP TS 36.423 X2 application protocol (X2AP)[21] 3GPP TS 36.424 X2 data transport3 缩略语2下列缩略语适用于本研究报告。
td lte技术原理TD-LTE技术是一种通信技术，其原理主要涉及以下几个方面：1. 时间分割多址（Time Division Multiplexing, TDM）TD-LTE利用时间分割多址技术，将时间分成多个时隙，不同用户在不同的时隙内传输数据。
通过时间的划分，实现不同用户之间的并行传输，提高频谱的利用效率。
2. 频分多址（Frequency Division Multiplexing, FDM）TD-LTE采用频分多址技术，将可用的频谱资源划分为多个频段，每个频段被分配给不同的用户进行数据传输。
通过频率的划分，实现不同用户之间的分离传输，避免互相干扰，提高系统的容量和性能。
3. 空分多址（Space Division Multiplexing, SDM）TD-LTE利用空分多址技术，通过天线波束成形和多天线信号处理，将同一个时隙内的数据在空间上进行分离传输。
通过空间的划分，实现不同用户之间的独立数据传输，提高系统的容量和数据速率。
4. 自适应调制与编码（Adaptive Modulation and Coding, AMC）TD-LTE根据信道质量的变化，采用不同的调制和编码方式进行数据传输。
在信道质量好的时候，采用高阶调制和编码，提高数据传输速率；在信道质量差的时候，采用低阶调制和编码，保证数据的可靠传输。
5. 多天线技术（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）TD-LTE利用多天线技术，通过在基站和终端之间增加多个发射和接收天线，实现多信道的数据传输。
通过多天线的利用，可以同时传输多个数据流，提高系统的容量和覆盖范围。
通过以上原理的综合应用，TD-LTE技术能够实现高速数据传输、高容量通信和较好的覆盖性能，使得移动通信系统在大容量和高速率的应用场景下具备更好的性能和用户体验。
LTE关键知识点总结LTE（Long Term Evolution）是第四代移动通信技术的一种标准，它通过提高数据速率、降低通信延迟和增强网络容量来满足日益增长的移动通信需求。
LTE技术在实现更高数据速率、更可靠的网络连接和更低的通信延迟方面都取得了重大突破，成为目前移动通信领域的主流技术之一、下面是LTE技术的一些关键知识点总结：1.LTE的基本原理LTE技术基于OFDMA（正交频分多址）和SC-FDMA（单载波频分多址）技术，它使用蜂窝网络结构，将空间划分为多个小区域，每个小区域由一个基站负责覆盖。
用户设备（如手机、平板等）通过基站与核心网络进行通信，实现数据传输和通话等功能。
2.LTE的核心网络LTE的核心网络由Evolved Packet Core（EPC）组成，包括MME（移动性管理实体）、SGW（分组数据网关）和PGW（用户面网关）等组件。
EPC负责数据传输、呼叫控制和移动管理等功能，确保用户设备能够在移动过程中实现无缝切换和连接。
3.LTE的频段和带宽LTE技术在不同频段上运行，包括700MHz、800MHz、1800MHz、2300MHz和2600MHz等频段。
用户可以根据所在地区和运营商的情况选择不同频段的LTE网络。
另外，LTE网络的带宽可以根据需求进行调整，通常包括5MHz、10MHz、15MHz和20MHz等不同的带宽设置。
4.LTE的多天线技术（MIMO）LTE技术支持多天线技术（MIMO），即通过多个发射天线和接收天线来实现数据传输。
MIMO技术可以提高信号覆盖范围、增强网络容量和减少信号干扰，提高网络性能和用户体验。
5.LTE的载波聚合技术（CA）LTE技术还支持载波聚合技术（CA），即同时使用多个频率载波进行数据传输。
通过CA技术，可以提高网络速率和覆盖范围，同时优化网络资源的利用效率，提升整体网络性能。
6.LTE的VoLTE技术LTE技术还支持VoLTE（Voice over LTE），即通过LTE网络实现高质量的语音通话。
LTE的原理及应用1. 引言近年来，随着移动通信技术的迅速发展，移动互联网的普及使得人们对于更快速、更稳定的网络连接有了更高的需求。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为第四代移动通信技术，具备更高的数据传输速度、更低的时延以及更好的网络覆盖能力，成为了现代移动通信领域的主流技术。
2. LTE的原理LTE基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术，通过将数据分成多个子载波进行传输，实现高速数据传输。
其关键技术包括：2.1 多天线技术LTE系统中采用多天线技术，包括MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）和Beamforming技术。
MIMO技术允许同时使用多个发射天线和接收天线，通过空间复用和空间多路径效应提高了信号的传输速度和可靠性。
Beamforming技术则通过根据接收信道的信息对信号进行调整，使得信号传输更加稳定。
2.2 资源分配与调度LTE系统采用动态资源分配和调度技术，根据用户需求和网络状况动态分配网络资源，实现更好的网络性能。
资源分配包括频谱资源和时域资源的分配，调度算法根据用户的需求和网络负载情况，在空闲资源中为用户分配资源。
2.3 链路适应技术LTE系统通过链路适应技术，根据用户的信道条件和数据需求自适应地调整传输的调制方式和编码方式，从而在不同的信道条件下实现高效的传输。
3. LTE的应用LTE的高速数据传输和低时延特性使其在各个领域都有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 移动通信LTE作为第四代移动通信技术，已在全球范围内广泛应用。
用户可以通过LTE网络实现高速的移动通信、视频通话、网络游戏等应用。
3.2 物联网物联网是指通过互联网将各类物品相互连接并实现信息的交互。
LTE的高速数据传输和低功耗特性，使得其成为连接物联网设备的理想选择。
LTE车地无线通信系统中的多天线阵列设计与优化近年来，随着车联网的快速发展，LTE车地无线通信系统在车辆间的通信中起到了重要的作用。
而多天线阵列作为关键组成部分，在提升通信性能和增强网络容量方面具有重要作用。
本文将重点探讨LTE车地无线通信系统中的多天线阵列设计与优化。
首先，多天线阵列的设计是基础。
多天线阵列通常包括天线选择、阵列形式和部署方式等方面。
对于车辆通信系统来说，天线选择应考虑到天线大小、性能和安装的便利性。
阵列形式可采用线性、矩形、圆形等，具体选择应根据通信需求和车辆的特殊情况进行权衡。
部署方式可以是均匀线性阵列、非均匀线性阵列或环形阵列等，确定部署方式要考虑到天线间的干扰和通信质量。
其次，多天线阵列的优化是提升系统性能的关键。
多天线阵列的优化可从以下几个方面展开：波束赋形、干扰管理、空时码分多址（STBC）和空间复用技术。
波束赋形是指通过调整天线的权重和相位，将无线能量集中在感兴趣的方向，抑制其他方向的干扰。
车辆通信系统通常包括上行链路和下行链路，波束赋形技术可以用于优化两个链路的信号功率。
对于上行链路，车辆终端通过调整天线阵列的波束赋形参数，将信号能量集中在基站方向，提高信号接收质量；对于下行链路，基站通过波束赋形技术将信号能量聚焦在车辆终端所在的区域，提高通信速率。
干扰管理是保证车辆通信系统性能稳定的关键。
由于车辆通信系统的特殊性，通常存在多台车辆终端同时进行通信，容易产生干扰。
多天线阵列可以通过空间干扰抑制技术来减小干扰。
例如，零曲度线粗描方法可以将干扰源与目标用户分开，减小干扰影响；零曲度线细调方法可以进一步优化波束赋形参数，以达到更好的干扰抑制效果。
STBC技术是一种利用多天线间的时空冗余信息来提高系统性能的技术。
在车辆通信系统中，STBC技术可以用于提高通信可靠性和抗干扰能力。
通过将数据进行编码，终端可以利用多天线的干扰效应进行解码，提高数据传输的可靠性；同时，终端也可以利用空间多样性来抵抗干扰，提高系统的抗干扰能力。
LTE天线解决方案1. 引言LTE（Long Term Evolution），即长期演进，是第四代移动通信技术。
在LTE网络中，天线是关键组件之一，起到传输和接收无线信号的作用。
本文将介绍LTE 天线解决方案，包括天线的类型、特点以及应用场景。
2. LTE天线的类型LTE天线主要有以下几种类型：2.1 单天线单天线是最基本的天线类型，在LTE网络中被广泛使用。
它通常由一个天线单元组成，可以实现传输和接收无线信号。
单天线具有结构简单、成本低廉的优点，适用于覆盖范围较小的场景。
2.2 多输入多输出（MIMO）天线MIMO天线是LTE网络中较为高级的一种天线类型。
它由多个天线单元组成，可以同时传输和接收多个无线信号。
MIMO天线通过增加天线单元的数量，提高了系统的信号传输效率和容量。
MIMO天线可以进一步分为2x2 MIMO、4x4 MIMO等多种配置，用于不同规模和需求的LTE网络。
2.3 扇形天线扇形天线是一种用于室内和室外覆盖的LTE天线。
它的天线单元被设计成扇形状，可以实现大范围的信号覆盖。
扇形天线具有覆盖范围广、信号传输稳定的特点，适用于大型展馆、体育场所等场景。
2.4 陶瓷天线陶瓷天线是一种小型、高性能的LTE天线。
由于其材料特性，陶瓷天线具有较好的抗干扰性和传输效果，适用于需求较高的特殊场景，如医院、地铁等。
3. LTE天线的特点LTE天线具有以下几个特点：3.1 宽频带支持LTE天线可以支持宽频带的无线信号传输，可以适应不同频段和频率的LTE网络要求。
宽频带支持使得LTE网络能够传输更大容量的数据，提高用户的上网速度和体验。
3.2 高增益和方向性LTE天线具有较高的增益和方向性，能够集中传输和接收无线信号。
高增益和方向性可以提高信号覆盖范围和传输距离，减少信号衰减，提高无线信号的质量。
3.3 多频段支持LTE天线可以支持多个频段的LTE网络，包括LTE-FDD和LTE-TDD。
多频段支持使得天线能够适应不同地区和不同运营商的LTE网络需求，提供更广泛的覆盖和服务。
LTE天线部署策略一、多天线技术-MIMO多天线技术是一种统称，技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原数据流。
多天线技术根据不同的实现方式分为传输分集、波束赋型和空间复用。
1.1传输分集传输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间和频率上的选择性，为信号的传递提供更多的版本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。
传输分集技术有多种实现方式，比如空时编码、循环延时分集以及天线切换分集技术等。
传输分集技术以空时编码为代表。
空时编码通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度，从而使信号在接收端获得分集增益，但空时编码方案不能提高数据率。
1.2波束赋形波束赋形技术是一种应用于小间距天线阵列多天线传输技术，主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。
波束赋形技术又称为智能天线技术，通过对多根天线输出信号的相关性进行相位加权，使信号在某个方向形成同相叠加，在其他方向形成相位抵消，从而实现信号的增益。
1.3空间复用空间复用技术是一种利用空间信道弱相关性的技术，主要工作机理是在多个相互独立的信道上传输不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。
空间复用技术是在发射端发射相互独立的信号，接收端采用干扰抑制的方法进行解码，此时的空口信道容量随着天线数量的增加而线性增大，从而能够显著提高系统的传输速率。
1.4多天线技术效果多天线技术给网络带来的效果大致分为：1、更好的覆盖效果通过天线分集或波束赋型可以提高接收端的SINR从而增强链路储备，同时也可视为同样距离的条件下对速率的改进。
2、更高的速率用空间复用实现更高的小区吞吐率及峰值速率，它的效果在较高载干比的无线环境中对数据速率的提高非常明显。
多输入、多输出(MIMO)空间分集天线配置专门针对3GPP长期演进技术(LTE)移动通信系统而设计。
实际上，LTE系统规定了三类天线技术：MIMO、波束成形和分集方法。
对提升信号鲁棒性、实现LTE系统能力来说，这三种技术都非常关键。
理解这些不同天线技术是如何工作的，将对采用这些方法的测试系统有帮助。
图1对各种天线技术进行了简单描述。
每种技术的名称显示出系统的发射器和接收器是如何接入无线信道的。
具有单个发射器和单个接收器的单输入、单输出(SISO)方法是最基本的无线信道接入模式。
多输入、单输出(MISO)模式略复杂些，它采用两或多个发射天线和一个接收天线。
在MISO 系统(通常也被称为发射分集系统)，相同数据被送至两个发射天线，但数据经过了编码以使接收器能辨认出数据来自哪个发射器。
发射分集使信号具有更强的衰减抵抗力，并且能低信噪比(SNR)条件下改进性能。
该技术不直接增加数据速率，但它以更低功耗支持现有速率。
可借助来自接收器对指示相位均衡和各天线功率的反馈来强化发射分集。
单输入、多输出(SIMO)方法(也常被称为接收分集技术)采用一个发射天线和两或多个接收天线。
与发射分集方法一样，它也很适合工作在低SNR条件下，当采用两个接收器时，理论上可实现3dB 增益。
因为只发射一个数据流，所以数据速率不变。
MIMO方法要求两或多个发射天线和两或多个接收天线。
该模式并非MISO和SIMO的简单叠加，因为多个数据流在相同频率和时间被同时发射，所以充分利用了无线信道内不同路径的优势。
MIMO系统内的接收器数必须不少于被发射的数据流数。
请注意，不要混淆了被发射的数据流数与发射天线数。
例如，在发射分集(MISO)的场合中，有两个发射天线，但只有一个发射流。
把SIMO叠加在MISO上不会得到MIMO系统，即使叠加后存在两个发射和接收天线。
系统内，发射器数比被发射的数据流数多总是可能的，但反之不然。
若N个数据流通过少于N个的发射天线发射，则无论有多少接收器，数据都不会被完全解扰。
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。
TD-LTE网络中的多天线技术在无线通信领域，对多天线技术的研究由来已久。
其中天线分集、波束赋形、空分复用(MIMO)等技术已在3G和LTE网络中得到广泛应用。
1 多天线技术简介根据不同的天线应用方式，常用的多天线技术简述如下。
上述多天线技术给网络带来的增益大致分为：更好的覆盖(如波束赋形)和更高的速率(如空分复用)。
3GPP规范中定义的传输模式3GPP规范中Rel-9版本中规定了8种传输模式，见下表。
其中模式3和4为MIMO技术，且支持模式内(发送分集和MIMO)自适应。
模式7、8是单/双流波束赋形。
原则上，3GPP对天线数目与所采用的传输模式没有特别的搭配要求。
但在实际应用中2天线系统常用模式为模式2、3；而8天线系统常用模式为模式7、8。
在实际应用中，不同的天线技术互为补充，应当根据实际信道的变化灵活运用。
在TD-LTE系统中，这种发射技术的转换可以通过传输模式(内/间)切换组合实现。
上行目前主流终端芯片设计仍然以单天线发射为主，对eNB多天线接收方式3GPP标准没有明确要求。
2 多天线性能分析针对以上多天线技术的特点及适用场景，目前中国市场TD-LTE主要考虑两种天线配置：8天线波束赋形(单流/双流)和2天线MIMO(空分复用/发送分集)。
2.1 下行业务信道性能下图是爱立信对上述传输模式的前期仿真结果：在下行链路中，2、8天线的业务信道在特定传输模式下性能比较归纳如下：•8X2单流波束赋型(sbf)在小区边缘的覆盖效果(边缘用户速率)好于2X2空分复用，但小区平均吞吐速率要低于2X2 MIMO场景。
•8X2双流波束赋型(dbf)的边界速率要略好于2X2天线空分复用。
对于小区平均吞吐速率，在正常负荷条件下，二者性能相当。
在高系统负荷条件下，8X2双流波束赋型(dbf)增益较为明显。
在实际深圳外场测试中，测试场景为典型公路环境。
虽然站间距与城区环境相同，但无线传播条件更接近于郊区的特点，即空旷环境较多，信道相关性较强，有利于8天线波束赋形技术。
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。
不同于牛人2中的"相位偏移"是事先规定好的，这里的相移是根据某个具体UE的信道实时计算出来的。
它不同于CDD方案：发射在空间中是各向同性的，对所有UE是平等的；这个方案的发射是为了对准某个具体UE，从而使特定UE的接收增强，其它UE接收很弱。
这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 7“Beamforming波束成形”方案3．搞完了上面的“收分集”和“发分集”技术后，人们又开始妄想。
是否能把发射端多天线和接收端多天线结合起来，不仅用来提高传输可靠性，还能并行传输多个数据流啊？原理如下：两天线发射+两天线接收时，不时有4个信道吗，记为h11,h12,h21,h22学过解线性方程组吧：h11*x1+h12*x2 = y1h21*x1+h22*x2 = y2当向量[h11,h12]和向量[h21,h22]线性无关时，以上的方程可以解出来。
也就是说：当信道线性无关时，并行传输2个数据流是可以的。
这就叫空间复用又为了降信号间的干扰，提高接收的可靠性，在发射端先乘上一个复矩阵后再发射这个复矩阵通常是个正交复矩阵或CDD矩阵这种发射端先乘上一个复矩阵的操作在LTE中叫Precodeing，之所以叫Pre是因为复矩阵是协议规定好的如果复矩阵由发射端随机选择的，就叫"Open loop"开环空间复用，对应LTE的Mode 3如果复矩阵由接收端根据信道估计选出来的，然后反馈给发射端，就叫"close loop"闭环空间复用，对应LTE 的Mode 4如果并行传输的多个数据流是用于多个UE的，则叫"MU mimo"多用户空间复用，对应Lte 的Mode 5闭环方式下还有个只能传输一个流的特例，这就叫“close loop RANK=1"的闭环发分集，对应Lte 的Mode 61.codeword: 相当于TranportBlock, 即物理层需要传输的原始数据块. LTE可支持在同一块资源同时传输2个相对独立的codeword，这是通过空间复用（SM）技术实现的。
yer：数据被分为不同layer进行传输，layer总数<=天线个数。
和信道矩阵的rank是对应的。
相当于空分的维度。
3.rank：相当于总的layer数。
4.atenna port：其实并不等同于天线个数，而是相当于不同的信道估计参考信号pattern。
对端口0~3，确实对应多天线时，RS的发送pattern；对于端口4，对应于PMCH，MBSFN情况的RS；对于端口5，对应于UE Special RS。
然后介绍LTE的7个传输模式，其中后6种传输模式分别应用了四种MIMO技术方案：传输分集（TD），波束赋型（Beamforming），空间复用（SM），多用户MIMO（MU-MIMO）：1.为普通单天线传输模式。
2.TransmitDiversity 模式：分2发送天线的SFBC，和4发送天线的SFBC+FSTD两种方案。
SFBC是由STBC（Space Time Block Code）演变而来，由于OFDM一个slot的符号数为奇数，因此不适于使用STBC，但频域资源是以RB=12个子载波来分配的，因此可以用连续两个子载波来代替连续两个时域符号，从而组成SFBC。
而当使用4发送天线时，SFBC+FSTD（Frequency Switched Transmit Diversity）被采用。
3.SM-open loop，UE仅仅反馈信道的RI（Rank Indicator）。
此时基站会使用CDD（Cycle DelayDiversity）技术。
4.SM-close loop，UE根据信道估计的结果反馈合适的PMI（Precoding Matrix Indicator）。
(如利用系统容量最大计算合适的PMI)5.MU-MIMO，该方案将相同的时频资源通过空分，分配给不同的用户。
6.close loop rank1——SM or BF，UE反馈信道信息使得基站选择合适的Precoding。
7.UE Special RS——BF，和BeamForming的前一种方式不同，这种方式无需UE反馈信道信息，而是基站通过上行信号进行方向估计，并在下行信号中插入UE Special RS。
基站可以让UE汇报UE Special RS估计出的CQI。
上行反馈如果是频率选择性信道，则反馈多个subband的CQI，否则仅反馈wideband的CQI。
根据不同情况选择通过PUSCH或PUCCH反馈。
1）对于来自上层的数据，进行信道编码，形成码字；2）对不同的码字进行调制，产生调制符号；3）对于不同码字的调制信号组合一起进行层映射；4）对于层映射之后的数据进行预编码，映射到天线端口上发送。
码字、层和天线端口的区分。
1、码字：码字是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据。
不同的码字q区分不同的数据流，其目的是通过MIMO发送多路数据，实现空间复用。
由于LTE系统接收端最多支持2天线，所以发送的数据流数量最多为2。
这决定了不管发送端天线数为1、2或者4，码字q的数量最多只为2。
当发送端天线只有一根时，实际能够支持的码流数量也只能为1，所以码字数量最多也只能为1。
如果接收端有两根接收天线，但是两根天线高度相关。
如果发送端仍然发送两组数据流（两个码字），则接收端无法解码。
因此，在收端信道高度相关的情况下，码字数量也只能为1。
综上，码字q的数量决定于信道矩阵的秩。
2、层由于码字数量和发送天线数量不一致，需要将码字流映射到不同的发送天线上，因此需要使用层与预编码。
层映射与预编码实际上是“映射码字到发送天线”过程的两个的子过程。
层映射首先按照一定的规则将码字流重新映射到多个层（新的数据流），参见P68表3-23、3-24。
（注：层的数量小于物理信道传输所使用的天线端口数量P）。
预编码再将数据映射到不同的天线端口上。
在各个天线端口上进行资源映射，生成OFDM符号并发射，参见P67页图3-113、天线端口天线端口指用于传输的逻辑端口，与物理天线不存在定义上的一一对应关系。
天线端口由用于该天线的参考信号来定义。
等于说，使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字。
具体的说：p=0，p={0,1}，p={0, 1, 2, 3}指基于cell-specific参考信号的端口；p=4指基于MBSFN参考信号的端口；p=5为基于UE-specific参考信号的端口。
从层到物理天线端口传输是通过预编码来完成的，参见P69的两个公式。
由公式可见，无论层数是多少，只要其小于用于物理传输的端口数，即可通过预编码矩阵W(i)将其映射到物理的传输天线上。
对于p=4、5的情况，再P69第4行有介绍。
P={0,4,5}都指单天线端口预编码，即使用的发送天线为1。
由于层数量必须小于天线端口的数量，所以此时层数为1，适用表3-23第一种情况，层映射前后的码字是相同的。
曾有人指出，p=4、5时，发送端可以使用发送分集。
理论上这是可行的，但是在LTE的规范中，p=4、5仅适用于单天线端口的预编码。
由P69的预编码中的1 、2 、3 小点分别介绍单端口、空间复用、传输分集的三种预编码方式。
P=4、5不属于传输分集。
4、总结码字用于区分空间复用的流；层用于重排码字数据；天线端口决定预编码天线映射。
Codeword是经过信道编码和速率匹配以后的数据码流。
在MIMO系统中，可以同时发送多个码流，所以可以有1，2甚至更多的Codeword。
在LTE系统中，一个TTI最多只能同时接受2个TB流，所以一般最多2个Codeword；layer和信道矩阵的“Rank“是一一对应的，信道矩阵的RI是由收发天线数量的最小值确定的[信道的Rank未必就是收、发天线数的较小值，信道矩阵很可能行不满秩、列也不满秩。
不过这种情况一般不会发生，因为使用预编码（或者说空分复用）的条件之一就是要求空间信道无关（也就是满秩），要是两发两收的矩阵却rank=1，这就是典型的空间相关信道，这样预编码技术就无用武之地了]。
Codeword的数量和layer的数量可能不相等，所以需要层映射。
codeword：就是可以进行独立编码、调制的一串码字，一般一个codeword对应传输层的一个TB。
LTE规定只支持两个codeword同时传输。
layer：层的数目等于信道的秩，层映射就是为了使codeword数目和信道的秩进行匹配。
即因为对于两个codeword时，信道的秩可能是3或4，而每个天线上发送的数据数是相等的，因此中间有个层映射，达到这种匹配，具体映射协议中有规定antenna port：0~3号实际对应得是现实中的物理天线；port4应用于SFN中；port5用于beamforming。
