LTE/LTE—A MIMO原理及测试分析

伍爽

摘要：当前，LTE/LTE-A MIMO技术已经被广泛应用。无线技术与信号处理技术的发展给人们的生活带来极大的便利，也有很多人意识到通过多天线技术能够提升信号的传输速率，该种方式极为有效。因此，MIMO技术在该背景之下产生，它主要采用空间编码、多天线阵列实现空间分集与复用等，这在有限带宽内也达到了提升频谱效率的目标。本文主要针对LTE/LTE-A MIMO原理及测试展开深入的分析，旨在提升LTE/LTE-A MIMO技术运行效率。

关键词：原理 LTE/LTE-A MIMO 测试

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0021-01

LTE系统在物理层中，主要应用正交频分复用以及多输入多输出天线等作为关键技术，这在极大程度上提升了数据速率。随着当前 LTE无线通讯技术的应用，MIMO技术产生并且得到了广泛应用。MIMO技术通过多天线阵列实现空间分集、复用等不同形式，在应用该技术以后，频谱效率得到了极大程度的提升。为此，当前MIMO已经成为一些系统内最为关键的技术之一。

1 LTE-A MIMO的应用场景

信道极限速率和可用带宽、信噪比之间存在着密切的关联。当带宽条件一定的条件下，则需要考虑信噪比。通过提升信噪比实现提升速度的目标，可是通常要在信噪比提升到一定程度的时候对信噪比进行提速，此时虽然速率会有所提升，但是速率提升的幅度并不明显，如果将其画成曲线，那么其走势似乎与对数曲线相似。如果信噪比较差，则通过提升信噪比能够达到明显提升速率的目标。所以应用传输分集以及波束赋形技术，能够有效提升接收信号的信噪比，最终提升传输速率以及覆盖范围[1]。当信噪比处于较好状态之下，通过信噪比能够提升相应的速率，但是速率提升的幅度并不明显。

实际应用过程中，信造条件如果较好，那么要提升其运行速率，便需要选择其他办法以及路径，通过该空间，提升维度信号的传输速率。换言之，如果与基站信号距离较近，那么应用MIMO空分复用模式较为适合。如果基站边缘或者覆盖条件较差，此时要提升信噪比，最为合适的是通过波束赋形进行提升。上述情况，具体而言需要做到以下几点：

（1）空分复用。实际应用中，密集城区以及室内覆盖无线信号会出现反复反射的问题，这导致多个空间信道的独立性下降，可是此时的空分复用效果会表现的更为明显。郊区以及一些农村地区的无线信号存在较少的多径分量，而各个空间信道之间存在着极大的关联。（2）波束赋形。波束赋形也是波束成型或者智能天线，在3G技术中，该技术已经得到了广泛应用。波束赋形需要通过多根天线将信号输出，并且对信号相关性实施相位加权操作，从而确保能够在某个方向上形成同向叠加的形式，并在其他方向上形成不同程度的相位抵消，从而实现提升信号强度的目标。在系统发射端获得相应信道状态信息的过程中[2]，此时系统在运行中会以信道状态作为依据，调整每根天线信号的发射相位，从而保障目标方向的信号实现最大化的增益；一旦系统发射端不能获得信道状态的信息，便可利用随机波束性的方式，达到来多用户分集模式的目标。

波束赋形技术如果能够获得信道状态信息，便能够有效的提升信号强度，同时信号的抗干扰能力也会有所提升，最终实现提升小区边缘的信号能力的目标。波束赋形技术在使用过程中需要注意的是，无法适应密集城区、室内覆盖等环境受到反射等方面因素的影响，导致接收端收到来自多路径的信号，这导致信号强度出现了下降的情况，与预期效果相差较多的距离。

2 LTE中应用MIMO

实践表明，三大运营商在应用LTE双工方式期间，存在着一定的不同点，对于中国移动相关企业而言，主要应用TDD-LTE的方式实施相应的信号传输。大规模外场测试期间，无线通信环境边界具有一定的复杂性，但是不同的传输技术对于不同应用场景具有一定的适应性[3]。对于信号传输技术如果不能进行合理恰当的选择，不但无法达到网络性能最优目标要求，还会出现网络干扰程度加大的问题，这给整体通信质量带来了负面的影响。

MIMO的几种模式与不同的场景相适应，如果按照所切换的边界条件展开划分，那么距离城市中心到郊区、小区的边缘信息传输布网形式为：距离挤占较近、信号比较强，与市中心相接近，多径衰落较强的城市中心地区等，可以通过闭环MIMO的使用提升信息传输速率。其原因在于，闭环RI/PMI反馈，其速率较为稳定，出现的误码率比较低，能够获得多天线增益。可是该种形式一般会给边界条件提出严格的要求[4]；弱环境比较恶劣，所存在的SNR比较低，那么此时的信息相关性会随之下降，此时便能够开环MIMO方式。城市郊区一般较为宽阔，因此该地区的信息相关性比较强，波束赋形技术可以通过TD-LTE系统中上行与下行的信道互易性，对单个用户动态实施相应的波束赋形，从而有效提升信息的传输率，并且扩大小区的信号覆盖范围。以上模式中，都可以将其转换为相应的发射分集模式，但是发射分集模式的增强，导致信号传输速度以及信道环境等出现下降的情况，更加无法实现较多天线速率增益的目标。

3 结语

本文主要从两个方面着手分析了LTE/LTE-A MIMO原理及测试。分析中明确，当前LTE/LTE-A MIMO技术得到广泛的应用，为此，LTE产业链的构建极为重要。整条产业链中，LTE地位日益凸显，在推动通讯行业发展方面有着积极的意义。所以相关工作人员还需要不断对LTE/LTE-A MIMO原理展开深入分析，利用正确的测试方式，提升其应用性能。

参考文献

[1]罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司.LTE/LTE-A MIMO原理与测试[J].国外电子测量技术，2014（2）：7-11.

[2]单志龙，史景伦，熊尚坤，等.MIMO技术原理及其在移动通信中的应用[J].移动通信，2009（12）：31-34.

[3]李美艳.LTE系统中的MIMO技术[J].西安文理学院学报（自然科学版），2010（4）：79-82.

[4]张翔，李文宇，宋丽娜等.LTE-Advanced MIMO增强技术研究[J].电信科学，2014（3）：38-41.