LTE多天線接收增強(qiáng)技術(shù)組網(wǎng)分析

葉枏，朱輝

中國(guó)電信白城公司

LTE多天線接收增強(qiáng)技術(shù)組網(wǎng)分析

葉枏，朱輝

中國(guó)電信白城公司

為了提升LTE速度，研究人員主要將多天線技術(shù)應(yīng)用到其中。在工作的過(guò)程中，主要的目的就是使得LTE最大限度地滿足數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的需要。本文中，筆者主要對(duì)多天線接受增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行分析，分別對(duì)四天線容量增益進(jìn)行探討，并且通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)組網(wǎng)的形式進(jìn)行明確。另外，在不同的場(chǎng)景和組網(wǎng)設(shè)置的基礎(chǔ)上，對(duì)LTE多天線的部署情況進(jìn)行研究具有重要的意義。

LTE；多天線接受增強(qiáng)技術(shù)；組網(wǎng)試驗(yàn)；性能增益

1、LTE多天線基本原理

在多天線技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，不得不提到的是MIMO（多輸入多輸出）系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的工作原理和傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)之間存在著較大的差別，主要是利用多途徑的傳播信道來(lái)提升系統(tǒng)的總體容量。其中LTE采用這種多輸入多輸出技術(shù)主要是以提升天線空間特性為主，在提升分集和復(fù)用增益的前提下減少干擾因素。MI?MO系統(tǒng)類(lèi)型如圖1所示：

圖1 MIMO系統(tǒng)類(lèi)型

（1）傳輸分集：這種形式應(yīng)用的主要目的就是在發(fā)射天線和接收天線之間傳輸同樣的數(shù)據(jù)流，提升通信系統(tǒng)的可靠性。

（2）空間復(fù)用：將系統(tǒng)中高速的數(shù)據(jù)流分解成不同的低速數(shù)據(jù)流，這些低速數(shù)據(jù)流主要是以并行的形式存在，從兩個(gè)或者是兩個(gè)以上的天線發(fā)出。這種形式主要是為了提升系統(tǒng)的總體容量。

（3）波束賦形：主要是為了將天線的波束方向按照制定的方向控制，以增強(qiáng)用戶覆蓋面積為主。

2、LTE多天線接受增強(qiáng)技術(shù)性能分析

2.1 LTE上行多天線接受技術(shù)原理分析

多天線接收形式主要以上行接收分集和空間復(fù)用兩種形式為主。其中前者主要是利用上行接收端來(lái)對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行接收，最大限度地降低噪音。其中比較典型的就是以下兩種接收分集：第一，MRC（最大比合并）。主要是根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱程度來(lái)進(jìn)行合并，主要是以信號(hào)功能的最大化來(lái)對(duì)噪音比進(jìn)行控制，但是，這種計(jì)算方式主要是應(yīng)用在較小干擾的環(huán)境和場(chǎng)景當(dāng)中。第二，IRC（干擾抑制合并）。這種形式主要是以干擾因素為主體，通過(guò)對(duì)合并權(quán)值來(lái)對(duì)信號(hào)的傳遞情況進(jìn)行抑制。這種方式可以應(yīng)用到干擾程度較大的場(chǎng)景當(dāng)中。

2.2 2T2R、2T4R對(duì)比與仿真分析

從現(xiàn)如今的FDD網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)程中可以看出，2T2R（兩發(fā)兩收）多天線形式是比較常見(jiàn)的。但是，從LTE網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)上可以看出，其傳輸層數(shù)在不斷增加。因此，對(duì)四天線進(jìn)行收發(fā)具有一定的合理性。2T2R形式很容易受到終端能力限制，最終采用2T4R形式來(lái)進(jìn)行配置。這兩種形式主要是以下行兩天線發(fā)送為主，其主要的差異主要表現(xiàn)為接收天線之間的差異，在這種情況下，上行至少有3dB的增益。從這一電上看，MRC算法的簡(jiǎn)便程度要明顯高于IRC，而且IRC算法比較容易受到外部干擾的影響，4R的分集增益程度要明顯高于2R。研究人員在對(duì)2T、2R以及4R的覆蓋性能系統(tǒng)進(jìn)行仿真，在不同的城區(qū)類(lèi)型中選擇不同的邊緣速率來(lái)進(jìn)行對(duì)不分析，通過(guò)仿真，得到具體的增益百分率。

4R和2R相比，不僅覆蓋增益比較明顯，在容量增益上也值得一提。為了對(duì)這一因素進(jìn)行分析，研究人員需要對(duì)不同的場(chǎng)景形式進(jìn)行仿真處理。4R的吞吐率要比2R增加60%以上。其中邊緣吞吐率達(dá)到100%。

2.3 2T4R插花組網(wǎng)增益與影響分析

從這一點(diǎn)上看，實(shí)際的組網(wǎng)在運(yùn)行的過(guò)程中很容易受到天面以及工程情況的影響。因此，比較容易出現(xiàn)2T2R和2T4R組網(wǎng)的混合應(yīng)用形式。但是，在具體的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)程中，采用插花組網(wǎng)的形式是否可以帶來(lái)一定的負(fù)增益還需要深入研究和分析。

（1）增益情況

對(duì)于連片組網(wǎng)類(lèi)型的上行增益上看，2T4R形式主要是由兩個(gè)方面構(gòu)成。其中一部分就是接受增益，主要是來(lái)自于天線增益，這一部分也是主要的增益類(lèi)型。另外一種就是由于干擾程度降低而帶來(lái)的增益。在小區(qū)附近4R的應(yīng)用不會(huì)影響到接受增益量，所以說(shuō)，插花組網(wǎng)的增益表現(xiàn)的非常明顯。

（2）影響情況

多天線接受增益技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，都可以采用相對(duì)獨(dú)立的算法，互相不會(huì)有太多的影響。而上行天線數(shù)目的增加對(duì)周?chē)驹兴惴ㄐ袨橐矡o(wú)影響；從用戶歸屬角度分析，用戶的小區(qū)由下行決定，與上行天線數(shù)無(wú)關(guān)，因此2T4R插仡組網(wǎng)不會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和切換關(guān)系的變化。

2.4 2T2R與2T4R組網(wǎng)應(yīng)用建議

(1)2T4R與2T2R插花組網(wǎng)不影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和切換關(guān)系，插花組網(wǎng)可以獲得比2R連片組網(wǎng)更好的網(wǎng)絡(luò)性能。

(2)2T4R可獲得3—5dB的上行覆蓋增益，50%左右的上行小區(qū)平均吞吐率增益，100%以上的上行小區(qū)邊緣吞吐率增益。

(3)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，2T4R對(duì)于2R下行速率改善不明顯，上行速率增益隨著RSRP變?nèi)踔饾u體現(xiàn)出來(lái)，獲得較顯著增益。

3、結(jié)束語(yǔ)

多天線MIMO是提高LTE系統(tǒng)覆蓋、終端傳輸速率及網(wǎng)絡(luò)容量的關(guān)鍵技術(shù)，它有利于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)滿足日益增長(zhǎng)的用戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。LTE系統(tǒng)在常見(jiàn)天線配置下為上行業(yè)務(wù)信道受限，通過(guò)引入上行四天線接收技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋及容量進(jìn)一步增強(qiáng)。

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