FDD—LTE天線系統在不同傳輸模式下的覆蓋效果探究

摘 要：全國目前都開始使用LTE網絡，而LTE網絡最重要的一項工作便是網絡性能的提升，而在影響業務速率的因素中天線傳輸模式是最為重要的。文章主要通過場外測試對數據業務下載速率受到不同場景下的天線傳輸模式的影響進行了分析。

關鍵詞：天線傳輸模式；MIMO；空間復用；天線系統

1 傳輸模式分析

傳輸特性集合即LTE天線系統的傳輸模式，其主要內容主要有下述幾種方式，即：CQI/PMI/RI反饋、MIMO以及PDCCH加擾RNTI和DCI格式，另外PDCCH搜索以及資源分配也是重要的內容，有7種天線傳輸模式會設計涉及到多用戶MIMO以及傳輸分集和波束賦形、空間復用。其中MIMO技術在所有的技術中是對天線系統最為關鍵的技術，通過多用戶分集增益以及空間分集增益和空間復用增益和抑制干擾增益等的利用，構成該項關鍵技術。（見表1）

表1

2 實際測試分析

在實際測試中主要利用了FDD-LTE。而在傳輸模式的選擇中，通常會為天線系統選擇傳輸分集以及空間復用兩種模式。通過空間復用可以提高天線系統的傳輸的數據量，數據在傳輸前被分成了多道并行低速數據流，從多個天線以通一頻帶進行發射，是建立在多碼字基礎上的同時傳輸。數據流在不同的層面得以映射，再通過不同的天線傳輸出去。在這里，天線數量同碼字數量不一定需要保持一致。但是映射層數一定要小于天線數量，而碼字數量一定要小于層數。由于空間信道上傳輸的數據流是不同的，因此數據傳輸的吞吐量便得到了有效的提升。

信號的可靠性主要通過傳輸分集進行提高，其發射接收通過多根天線進行，而收發天線數不同，又可以將分集分為發射、接收以及接收發射三種。其中發射分集主要用于發射信息，通過在發射端設置的發射天線進行信號的發射，并通過對信號進行編碼，從而在空間中進行分集，而接收端在信號的收集中比使用單天線的信噪比高。而多個天線從多信道中承載同一信息的信號副本，且該副本為獨立的便可以稱作接收分集，信號不會在同一時刻處在深衰落狀態下，所以同一時刻下，至少會有一個信號足夠強，可以為接收機提供信號，因此在信號的接收過程中必然可以保證具有良好的信噪比。例如，STC即空時編碼、CDD即循環延時分集，另外還有天線切換分集等，都是當前使用較為頻繁的，但是在LTE網絡中SFBC編碼是使用最多的一種。

在信號的傳輸中，通過傳輸分集可以有效提高信號的可靠性，對于邊緣用戶而言，MODE2可以發揮最大的作用，而針對中央用戶MODE3/4可以有效提高峰值速率。吞吐量可以通過MU-MIMO有效提高，針對業務較為密集的小區，小區的覆蓋可以通過MODE6/7得到有效的增強。

該試驗主要通過對三種不同的場景進行選擇測試，即宏基站覆蓋室內場景、道路場景以及室內環境，對于不同的場景進行了不同的覆蓋測試，下文便針對三種場景的不同情況進行了分析。

2.1 宏基站覆蓋室內場景

該場景主要是針對宏基站所覆蓋的建筑的室內進行試驗，在室內進行操作時，即產生業務時，吸納后會受到建筑結構以及室內裝飾材料的影響，室外信號將室內空間覆蓋后，終端的信噪比會發生較大的變化，由于蓋茨試驗所選用的LTE網頻段為1.8g，所以具有較大的穿透損耗，比較窗邊信號、房間信號，其信道質量惡化較快。通過圖1可以看出，在MODE2傳輸分集傳輸模式時候，終端的平均下載速率明顯要優于MODE3空間復用模式。從而可以看出，在室外覆蓋室內場景時候，MODE2傳輸分集模式比MODE3空間復用模式更能提高用戶的感知。

圖1

2.2 道路覆蓋的實際測試中，通過在某主干道進行實驗

該試驗場所相對較為復雜，周邊建筑較為密集，交通量相對較大，所以其終端移動速率具有較大的波動性，其下載速率可以表示為圖2。

圖2

通過圖2可以看出，在MODE2傳輸分集模式中，具有較為平穩的下載速率，在MODE3空間復用過程中，在400米范圍中，即距離天線較近時，終端平均下載速率相對較高；而超出400米范圍時，下載速率便會持續降低，會小于40mbps。而信道質量相對較高的狀態下，空間復用模式的空間復用增益較高，因而下載速率可以有效提高。因此MODE2傳輸分集模式在道路覆蓋環境中較為適用，利于滿足用戶的上網需求。

2.3 在室內環境下，以某電信大樓作為測試場景

該大樓中采用了雙路室內分布系統，由于信號環境相對穩定，SNR變化相對較小，信號強度會受到天線位置以及室內結構的影響，移動終端可控性相對較高，通過圖3可以看出，在該場景中MODE3明顯優于MODE2模式。因此室內覆蓋場景中使用MODE3可以獲得較高的下載傳輸速率。

3 結束語

從不同的實際測試中可知，場景不同，傳輸模式不同，業務下載速率會受到十分明顯的影響，MODE3使用了空間復用模式，因而其信道質量相對要良好一些，適用在SNR不會出現較大波動的情形中，即室內場景適用MODE3。而MODE2使用了傳輸分集，在信道質量會出現較大變化的情況下適用性較強，在室外場景以及信道相關性變化無法確定的道路環境中較為適用。在優化網絡的狀態下，需要依照實際的需要進行傳輸模式的選擇，從而滿足用戶的感知目的。

參考文獻

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