LTE MIMO 基本原理介绍PPT课件.ppt

LTEMIMO基本原理介绍,课程目标,了解LTE系统中的MIMO模型了解MIMO技术的优势理解MIMO传输模式了解MIMO技术的典型应用,课程内容,MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析,几种传输模型,单输入单输出系统,多输入单输出系统,单输入多输出系统,多输入多输出系统,什么是MIMO？,MIMO(MultipleInputMultipleoutput：多输入多输出)系统，其基本思想是在收发两端采用多根天线，分别同时发射与接收无线信号。,SU-MIMO（单用户MIMO）：指在同一时频单元上一个用户独占所有空间资源，这时的预编码考虑的是单个收发链路的性能；MU-MIMO（多用户MIMO）：指在同一时频单元上多个用户共享所有的空间资源，相当于一种空分多址技术，这时的预编码还要和多用户调度结合起来，评估系统的性能。,LTE中的MIMO模型,多输入单输出（MISO）系统：,MIMO系统容量,多输入多输出（MIMO）系统：,单输入多输出（SIMO）系统：,MIMO系统中，系统容量随着天线数目的增加成线性增加。,单输入单输出（SISO）系统：,为什么选择MIMO技术？,课程内容,MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析,MIMO系统模型图,MIMO系统信号模型表达式,MIMO系统模型图,MIMO原理,空间复用和空间分集技术能够提高速率。MIMO关键技术：空间复用，空间分集，波束成形，层映射和预编码。,空间复用,空间复用：发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。码字层数发射天线数不同的数据内容提高吞吐量更复杂的预编码技术码本,空间分集（发射分集、接收分集和接收发射分集），使用多根天线进行发射和/或接收，根据收发天线数又分为发射分集、接收分集与接收发射分集。发射分集：是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端获得比单天线高的信噪比。空时发射分集STTD循环延迟分集CDD空频发射分集SFTD,发射分集,通过对不同的天线发射的信号进行空时编码达到时间和空间分集的目的；在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声导致的符号错误概率；空时编码通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度，从而使得信号在接收端获得时间和空间分集增益。可以利用额外的分集增益提高通信链路的可靠性，也可在同样可靠性下利用高阶调制提高数据率和频谱利用率。,空时发射分集,空频发射分集与空时发射分集类似，不同的是SFTD是对发送的符号进行频域和空域编码将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益,空频发射分集,在不同的发射天线上发送具有不同相对延时的同一个信号,人为地制造时间弥散，能够获得分集增益。且循环延时分集采用的是循环延时而不是线性延时，延迟是通过固定步长的移相（CyclicShift，循环移相）来等效实现延迟。,循环延迟发射分集（CDD）,两天线发射分集,多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立的信号副本。由于信号不可能同时处于深衰落情况中，因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供给接收机使用，从而提高了接收信号的信噪比。,接收分集,MIMO关键技术-层映射和预编码,空间复用方式下层映射,层映射根据协议36.211，层数VP，P表示物理信道用于发射的天线端口数，且码字流的个数最多为2。协议规定：码字到层的映射可有1：1，1：2，2：2，2：3，2：4。且1：2的情况只发生在P=4的条件下。,空间复用方式下预编码,预编码：克服无线信道的相关性。当多路径信道在一个或多个MIMO接收机上无法提供足够的SINR（信噪比）时，预编码技术可以极大地提高系统性能。,闭环空间复用预编码,无CDD时的预编码W是阶数为P*V的预编码矩阵。闭环空间复用需要UE反馈PMI(预编码矩阵指示),RI(秩指示)。,大CDD时的预编码（开环空间复用）W是阶数为P*V的预编码矩阵，D,U为矩阵。加入CDD之后能够人为的制造多径效应，以获得更大的增益。开环空间复用需要UE反馈RI(秩指示)，且当RI=1时为发射分集。两天线时Codebook的索引号为0，四天线时Codebook的索引号为12-15。,开环空间复用预编码,层映射根据协议，只允许对一个码字进行层映射，层数V和物理信道用于发射的天线端口数P相等。码字到层的映射只允许有1：2和1：4，即一码字流映射至两层或四层。,发射分集方式下的层映射,发射分集方式的层映射要求映射层数和天线口数目相等，且层映射只有1：2和1：4，故预编码模块输入的层数也是2层或4层。发射分集2天线预编码,发射分集方式下预编码,LTE整个下行过程,课程内容,MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析,LTE中7种MIMO模式,提供发射分集对抗衰落,提高峰值速率,提高系统容量,适用于高速移动环境,适用于单天线端口,提高小区覆盖，抑制干扰,MIMO模式在下行物理信道的应用,MIMO模式的应用,小区边缘,小区中心,市区,高速移动,DoubleStreamMIMO,小区边缘,TransmitDiversity,NoncodebookandcodebookBeam-forming,TransmitDiversity,低速移动（室内）,MU-MIMOandDoublestreamPrecoding,OpenLoopSM,中速移动,手机自适应MIMO模式,2,发射分集,3,开环空间复用,4,5,7,闭环空间复用,多用户MIMO,非码本波束成形,6,码本波束成形,移动速率改变,秩改变,与小区的相对位置改变,MIMO的部署,场景A场景B,场景C,MIMO模式总结,发射分集的应用场景,2天线eNB4天线eNB,闭环空间复用的应用场景,注意:支持天线端口2/4;支持1个码字和2个码字;要求终端反馈RI和PMI;秩RANK=1对应于1个码字;秩RANK=2对应于两个码字;一个码字的情况被称为码本波束成形;适用于小区中心的高信噪比用户,波束成形的应用场景,低相关性天线高相关性天线,课程内容,MIMO技术简介MIMO基本原理MIMO在LTE中的应用MIMO性能分析,MIMO仿真结果-Case1,小区频谱效率,小区边缘频谱效率(5%CDF),MIMO仿真结果-Case2,小区频谱效率,小区边缘频谱效率(5%CDF),MIMO仿真结果-Case3,小区频谱效率,小区边缘频谱效率(5%CDF),MIMO仿真结果-Case4,小区频谱效率,0.045,0.047,0.054,4T2R,0,0.4,0.8,1.0,1.4,1.