LTE多天线接收增强技术组网分析

2015-12-28叶枏朱辉

科学中国人 2015年23期

关键词：插花数据流增益

叶枏，朱辉

中国电信白城公司

LTE多天线接收增强技术组网分析

叶枏，朱辉

中国电信白城公司

为了提升LTE速度，研究人员主要将多天线技术应用到其中。在工作的过程中，主要的目的就是使得LTE最大限度地满足数据传输业务的需要。本文中，笔者主要对多天线接受增强技术进行分析，分别对四天线容量增益进行探讨，并且通过具体的实验来对组网的形式进行明确。另外，在不同的场景和组网设置的基础上，对LTE多天线的部署情况进行研究具有重要的意义。

LTE；多天线接受增强技术；组网试验；性能增益

1、LTE多天线基本原理

在多天线技术应用的过程中，不得不提到的是MIMO（多输入多输出）系统，这一系统的工作原理和传统的通信系统之间存在着较大的差别，主要是利用多途径的传播信道来提升系统的总体容量。其中LTE采用这种多输入多输出技术主要是以提升天线空间特性为主，在提升分集和复用增益的前提下减少干扰因素。MI⁃MO系统类型如图1所示：

图1 MIMO系统类型

（1）传输分集：这种形式应用的主要目的就是在发射天线和接收天线之间传输同样的数据流，提升通信系统的可靠性。

（2）空间复用：将系统中高速的数据流分解成不同的低速数据流，这些低速数据流主要是以并行的形式存在，从两个或者是两个以上的天线发出。这种形式主要是为了提升系统的总体容量。

（3）波束赋形：主要是为了将天线的波束方向按照制定的方向控制，以增强用户覆盖面积为主。

2、LTE多天线接受增强技术性能分析

2.1 LTE上行多天线接受技术原理分析

多天线接收形式主要以上行接收分集和空间复用两种形式为主。其中前者主要是利用上行接收端来对相应的信号进行接收，最大限度地降低噪音。其中比较典型的就是以下两种接收分集：第一，MRC（最大比合并）。主要是根据信号的强弱程度来进行合并，主要是以信号功能的最大化来对噪音比进行控制，但是，这种计算方式主要是应用在较小干扰的环境和场景当中。第二，IRC（干扰抑制合并）。这种形式主要是以干扰因素为主体，通过对合并权值来对信号的传递情况进行抑制。这种方式可以应用到干扰程度较大的场景当中。

2.2 2T2R、2T4R对比与仿真分析

从现如今的FDD网络运行的过程中可以看出，2T2R（两发两收）多天线形式是比较常见的。但是，从LTE网络未来发展的趋势上可以看出，其传输层数在不断增加。因此，对四天线进行收发具有一定的合理性。2T2R形式很容易受到终端能力限制，最终采用2T4R形式来进行配置。这两种形式主要是以下行两天线发送为主，其主要的差异主要表现为接收天线之间的差异，在这种情况下，上行至少有3dB的增益。从这一电上看，MRC算法的简便程度要明显高于IRC，而且IRC算法比较容易受到外部干扰的影响，4R的分集增益程度要明显高于2R。研究人员在对2T、2R以及4R的覆盖性能系统进行仿真，在不同的城区类型中选择不同的边缘速率来进行对不分析，通过仿真，得到具体的增益百分率。

4R和2R相比，不仅覆盖增益比较明显，在容量增益上也值得一提。为了对这一因素进行分析，研究人员需要对不同的场景形式进行仿真处理。4R的吞吐率要比2R增加60%以上。其中边缘吞吐率达到100%。

2.3 2T4R插花组网增益与影响分析

从这一点上看，实际的组网在运行的过程中很容易受到天面以及工程情况的影响。因此，比较容易出现2T2R和2T4R组网的混合应用形式。但是，在具体的通信网络运行的过程中，采用插花组网的形式是否可以带来一定的负增益还需要深入研究和分析。

（1）增益情况

对于连片组网类型的上行增益上看，2T4R形式主要是由两个方面构成。其中一部分就是接受增益，主要是来自于天线增益，这一部分也是主要的增益类型。另外一种就是由于干扰程度降低而带来的增益。在小区附近4R的应用不会影响到接受增益量，所以说，插花组网的增益表现的非常明显。

（2）影响情况

多天线接受增益技术在应用的过程中，都可以采用相对独立的算法，互相不会有太多的影响。而上行天线数目的增加对周围基站原有算法行为也无影响；从用户归属角度分析，用户的小区由下行决定，与上行天线数无关，因此2T4R插仡组网不会带来网络结构和切换关系的变化。

2.4 2T2R与2T4R组网应用建议

(1)2T4R与2T2R插花组网不影响网络结构和切换关系，插花组网可以获得比2R连片组网更好的网络性能。

(2)2T4R可获得3—5dB的上行覆盖增益，50%左右的上行小区平均吞吐率增益，100%以上的上行小区边缘吞吐率增益。

(3)根据试验结果，2T4R对于2R下行速率改善不明显，上行速率增益随着RSRP变弱逐渐体现出来，获得较显著增益。