LTE/LTE—A MIMO原理及測試分析

伍爽

摘要：當前，LTE/LTE-A MIMO技術已經被廣泛應用。無線技術與信號處理技術的發展給人們的生活帶來極大的便利，也有很多人意識到通過多天線技術能夠提升信號的傳輸速率，該種方式極為有效。因此，MIMO技術在該背景之下產生，它主要采用空間編碼、多天線陣列實現空間分集與復用等，這在有限帶寬內也達到了提升頻譜效率的目標。本文主要針對LTE/LTE-A MIMO原理及測試展開深入的分析，旨在提升LTE/LTE-A MIMO技術運行效率。

關鍵詞：原理 LTE/LTE-A MIMO 測試

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0021-01

LTE系統在物理層中，主要應用正交頻分復用以及多輸入多輸出天線等作為關鍵技術，這在極大程度上提升了數據速率。隨著當前 LTE無線通訊技術的應用，MIMO技術產生并且得到了廣泛應用。MIMO技術通過多天線陣列實現空間分集、復用等不同形式，在應用該技術以后，頻譜效率得到了極大程度的提升。為此，當前MIMO已經成為一些系統內最為關鍵的技術之一。

1 LTE-A MIMO的應用場景

信道極限速率和可用帶寬、信噪比之間存在著密切的關聯。當帶寬條件一定的條件下，則需要考慮信噪比。通過提升信噪比實現提升速度的目標，可是通常要在信噪比提升到一定程度的時候對信噪比進行提速，此時雖然速率會有所提升，但是速率提升的幅度并不明顯，如果將其畫成曲線，那么其走勢似乎與對數曲線相似。如果信噪比較差，則通過提升信噪比能夠達到明顯提升速率的目標。所以應用傳輸分集以及波束賦形技術，能夠有效提升接收信號的信噪比，最終提升傳輸速率以及覆蓋范圍[1]。當信噪比處于較好狀態之下，通過信噪比能夠提升相應的速率，但是速率提升的幅度并不明顯。

實際應用過程中，信造條件如果較好，那么要提升其運行速率，便需要選擇其他辦法以及路徑，通過該空間，提升維度信號的傳輸速率。換言之，如果與基站信號距離較近，那么應用MIMO空分復用模式較為適合。如果基站邊緣或者覆蓋條件較差，此時要提升信噪比，最為合適的是通過波束賦形進行提升。上述情況，具體而言需要做到以下幾點：

（1）空分復用。實際應用中，密集城區以及室內覆蓋無線信號會出現反復反射的問題，這導致多個空間信道的獨立性下降，可是此時的空分復用效果會表現的更為明顯。郊區以及一些農村地區的無線信號存在較少的多徑分量，而各個空間信道之間存在著極大的關聯。（2）波束賦形。波束賦形也是波束成型或者智能天線，在3G技術中，該技術已經得到了廣泛應用。波束賦形需要通過多根天線將信號輸出，并且對信號相關性實施相位加權操作，從而確保能夠在某個方向上形成同向疊加的形式，并在其他方向上形成不同程度的相位抵消，從而實現提升信號強度的目標。在系統發射端獲得相應信道狀態信息的過程中[2]，此時系統在運行中會以信道狀態作為依據，調整每根天線信號的發射相位，從而保障目標方向的信號實現最大化的增益；一旦系統發射端不能獲得信道狀態的信息，便可利用隨機波束性的方式，達到來多用戶分集模式的目標。

波束賦形技術如果能夠獲得信道狀態信息，便能夠有效的提升信號強度，同時信號的抗干擾能力也會有所提升，最終實現提升小區邊緣的信號能力的目標。波束賦形技術在使用過程中需要注意的是，無法適應密集城區、室內覆蓋等環境受到反射等方面因素的影響，導致接收端收到來自多路徑的信號，這導致信號強度出現了下降的情況，與預期效果相差較多的距離。

2 LTE中應用MIMO

實踐表明，三大運營商在應用LTE雙工方式期間，存在著一定的不同點，對于中國移動相關企業而言，主要應用TDD-LTE的方式實施相應的信號傳輸。大規模外場測試期間，無線通信環境邊界具有一定的復雜性，但是不同的傳輸技術對于不同應用場景具有一定的適應性[3]。對于信號傳輸技術如果不能進行合理恰當的選擇，不但無法達到網絡性能最優目標要求，還會出現網絡干擾程度加大的問題，這給整體通信質量帶來了負面的影響。

MIMO的幾種模式與不同的場景相適應，如果按照所切換的邊界條件展開劃分，那么距離城市中心到郊區、小區的邊緣信息傳輸布網形式為：距離擠占較近、信號比較強，與市中心相接近，多徑衰落較強的城市中心地區等，可以通過閉環MIMO的使用提升信息傳輸速率。其原因在于，閉環RI/PMI反饋，其速率較為穩定，出現的誤碼率比較低，能夠獲得多天線增益。可是該種形式一般會給邊界條件提出嚴格的要求[4]；弱環境比較惡劣，所存在的SNR比較低，那么此時的信息相關性會隨之下降，此時便能夠開環MIMO方式。城市郊區一般較為寬闊，因此該地區的信息相關性比較強，波束賦形技術可以通過TD-LTE系統中上行與下行的信道互易性，對單個用戶動態實施相應的波束賦形，從而有效提升信息的傳輸率，并且擴大小區的信號覆蓋范圍。以上模式中，都可以將其轉換為相應的發射分集模式，但是發射分集模式的增強，導致信號傳輸速度以及信道環境等出現下降的情況，更加無法實現較多天線速率增益的目標。

3 結語

本文主要從兩個方面著手分析了LTE/LTE-A MIMO原理及測試。分析中明確，當前LTE/LTE-A MIMO技術得到廣泛的應用，為此，LTE產業鏈的構建極為重要。整條產業鏈中，LTE地位日益凸顯，在推動通訊行業發展方面有著積極的意義。所以相關工作人員還需要不斷對LTE/LTE-A MIMO原理展開深入分析，利用正確的測試方式，提升其應用性能。

參考文獻

[1]羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司.LTE/LTE-A MIMO原理與測試[J].國外電子測量技術，2014（2）：7-11.

[2]單志龍，史景倫，熊尚坤，等.MIMO技術原理及其在移動通信中的應用[J].移動通信，2009（12）：31-34.

[3]李美艷.LTE系統中的MIMO技術[J].西安文理學院學報（自然科學版），2010（4）：79-82.

[4]張翔，李文宇，宋麗娜等.LTE-Advanced MIMO增強技術研究[J].電信科學，2014（3）：38-41.