LTE-下行多天线技术

4下行多天线技术4.1天线端口3GPP使用了“天线端口”的概念，天线端口的概念和传统意义上的物理天线振子有着重大区别，天线端口可以映射到物理天线振子。下行天线端口根据参考信号进行定义，例如：天线端口0与小区特殊参考信号有关，而天线端口6与定位参考信号有关。下行天线端口和参考信号对应关系如表19所示：AntennaPort3GPPReleaseReferenceSignalsApplication0to38CellspecificReferenceSignalSinglestreamtransmission，transmitdiversity，MIMO48MBSFNReferenceSignalMultimediaBroadcastMulticastServices(MBMS)58UEspecificReferenceSignalBeamformingwithoutMIMO69PositioningReferenceSignalLocationbasedservices7to89UEspecificReferenceSignalsBeamformingwithMIMO;multi-userMIMO9to1410UEspecificReferenceSignalsBeamformingwithMIMO;multi-userMIMO15to2210CSIReferenceSignalsChannelStateInformation(CSI)reportingTable19-AntennaportsandtheirassociatedReferenceSignals在有些情况下，天线端口和物理天线振子之间是一一对应的，当一个双极化天线用于下行2X2MIMO或下行发射分集情况下，天线端口0映射到物理天线振子0，天线端口1映射到物理天线振子1。如图32所示：Antennaport0Antennaport1PhysicalantennaElements0UEperspectiveAntennaport0Antennaport1PhysicalantennaElements1Figure32-Exampleofone-to-onemappingbetweenantennaportandphysicalantennaelements如果从终端角度观察：有两个下行传输--天线端口0传输小区特定参考信号，天线端口1也传输小区特定参考信号。在其他情况下，一个天线端口可以映射到多个物理天线振子上，波束赋形就使用了这个方法。3GPP规范R8版本中介绍了天线端口5用于支持波束赋形，波束赋形使用多个物理天线振子直接将下行信号传输给特定的终端，这通常是通过使用由多列双极化天线振子组成的一个天线阵列来进行传输的，这个场景如图33所示。波束赋形的原理在33.6章节描述。如图33所示，一个天线阵列有8个物理天线振子（4列双极化天线对），天线端口5映射到所有的8个物理天线振子上。Antennaport5Physicalantennaelements01234567UEperspectiveAntennaport5Figure33-Exampleofmapping1antennaportontomultiplephysicalantennaelements从终端的角度来说，只有一个天线端口5传输下行信号并携带与终端专用参考信号相关的天线端口5。我们通常把天线端口看作是虚拟的，因为从终端的角度来说，它们只是终端的下行传输，而不是eNodeB端物理天线振子实际下行传输。如图34所示天线端口和物理天线阵元之间的另一种映射，这种情形是基于一个天线阵列用于下行2×2MIMO或下行发射分集，例如：同样的传输机制假定在图32的情形下。Antennaport0Antennaport1Physicalantennaelements01234567UEperspectiveAntennaport0Antennaport0Figure34-Exampleofmappingtwoantennaportsontomultiplephysicalantennaelements在这种情形下，天线端口0和端口1分别映射到多个物理天线阵元，如图34所示天线端口与物理天线阵元之间的映射关系取决于使用的天线类型。从终端的角度来说，他们的下行传输是相同的，并且也不需要知道天线端口类型。4.2传输模式在3GPPTS36.213中，有下列几种下行传输模式：1、Rel-8版本中介绍的传输模式1-7；2、Rel-9版本中介绍的传输模式8；3、Rel-10版本中介绍的传输模式9。eNodeB通过RRC连接建立、RRC连接重新配置或RRC重新建立消息向终端发送下行传输模式信息。表格20总结了一组下行传输模式，当终端发起用户业务需求时，这些传输模式是可用的，当终端发起半持续调度业务(SPS-RNTI)时定义了一组不同的传输模式（参考27.6.2）。没有RRC信令时也允许eNodeB在一些传输模式之间进行切换，例如：TM3下允许eNodeB在发射分集与开环空间复用之间进行动态切换。在物理下行控制信道上传输的下行控制信息（DCI）可以用来分配信号资源到终端，不同的传输技术使用不同格式的DCI，例如：当使用发射分集技术，1个使用TM3的终端，可以获得格式1A下行控制信息（DCI），当使用开环空间复用技术，可以获得格式2A下行控制信息（DCI）。在第九章中详细描述了不同DCI格式的概念。搜索空间在检查终端资源分配时定义了一组物理下行控制信道（PDCCH），这可以避免终端对所有的PDCCH解码。在9.2中详细描述了搜索空间的概念。ModePDSCHTransmissionSchemesDCIFormatSearchSpaceChannelStateInformationFeedbackfromUE1SingleAntennaPort，Port01ACommonandUESpecificCQI1UESpecific2TransmitDiversity1ACommonandUESpecificCQI1UESpecific3TransmitDiversity1ACommonandUESpecificCQI，RIOpenLoopSpatialMultiplexing，orTransmitDiversity2AUESpecific4TransmitDiversity1ACommonandUESpecificCQI，RI，PMIClosedLoopSpatialMultiplexing，orTransmitDiversity2UESpecific5TransmitDiversity1ACommonandUESpecificCQI，PMIMulti-userMIMO1DUESpecific6TransmitDiversity1ACommonandUESpecificCQI，PMIclosedLoopSpatialMultiplexing，usingaSingleTransmissionLayer1BUESpecific7SingleAntennaPort，Port0，orTransmitdiversity1ACommonandUESpecificCQISingleAntennaPort，Port51UESpecific8SingleAntennaPort，Port0，orTransmitdiversity1ACommonandUESpecificCQI(PMI&RIifinstructedbyeNodeB)DualLayerTransmission，port7and8，orSingleAntennaPort，PORT7or82BUESpecific9SingleAntennaPort，Port0，orTransmitdiversity1ACommonandUESpecificCQI(PTI，PMI&RIifinstructedbyeNodeB)Upto8LayerTransmission，ports7-142CUESpecificTable20—PDSCHtransmissionmodeswhenusingC-RNTItoaddresstheUETM1支持单天线端口传输。下行控制信息格式1和1A提供标准和紧凑的方法来分配下行资源块。预编码不适用于下行数据的传输，终端只需根据信道质量指标提供反馈信息。eNodeB根据信道质量指示（CQI）报告为当前的信道环境制定一个合适的比特率。TM2支持发射分集。对于LTE，3GPP规范只指定了开环发射分集，因此终端只需根据CQI提供反馈。可以分为两天线端口的发射分集和四天线端口的发射分集，这两种情形下，在每一个子帧过程中都传输一个传输块。TM3支持开环空间复用。TM3允许eNodeB在发射分集与开环空间复用之间动态切换，而且不需要RRC信令完成重新配置。eNodeB会根据信道环境在这两种传输机制下切换。开环空间复用使用DCI格式2A来分配资源，这个DCI允许为1或2个传输块进行信息传送，并且在4×4开环空间复用下包括允许信息的预编码，这个预编码信息标志着使用的层数而不是预编码权重。终端需要根据信道质量指示（CQI）和秩指示（RI）来提供反馈。RI将记录的层数提供给eNodeB。在这种情况下，空间复用归类为开环是由于终端并不需要根据PMI来提供反馈。TM4支持闭环空间复用。TM4允许eNodeB在发射分集与闭环空间复用之间动态切换，而且不需要RRC信令完成重新配置。eNodeB会根据信道环境在这两种传输机制下切换。闭环空间复用下，使用DCI格式2来分配资源。DCI格式2允许为1或2个传输块进行信息传送，这里也包括了信息的预编码。终端需要根据CQI、RI和PMI来提供反馈，PMI将一组推荐设置的预编码权重提供给eNodeB。TM5支持多用户MIMO版本，并且限定每终端只能传输一层（在每个子帧过程中，只有一个传输块可以被发送个每个终端）。TM5允许eNodeB在发射分集与多用户MIMO之间动态切换，而且不需要RRC信令完成重新配置。多用户MIMO下，使用DCI格式1D来分配资源，多用户MIMO可以在一个子帧过程中传输2个传输块，也可以将这2个传输块传送给2个不同的终端。终端需要根据CQI和PMI提供反馈值。当为多用户MIMO选择预编码权重时，eBodeB会使用PMI指数，由于多用户MIMO始终是单层传输，因此终端并不需要提供RI。TM6支持单层传输闭环空间复用。这相当于TM4的简易版本。限制到单层传输将不需要终端提供RI指数报告，终端仍然可以根据PMI指数来选择优先预编码权重。使用DCI格式1B来分配资源。TM7支持单层传输波束赋形。这种传输模式使用天线端口5来传输终端专用参考信号。波束赋形可以应用于终端专用的参考信号和该组的资源块分配，并指导它们传向适合的终端。波束赋形不能应用于小区专用参考信号，这是由于在该小区中它们被所有的终端使用。终端专用和小区专用参考信号使用不同的资源元素，因此在同一个资源块中2者都可以进行传输。多用户MIMO也可以使用TM7，通过产生多个天线波束来隔离它们的传输，多用户终端可以再次使用相同的资源块。在TM7下，终端只报告CQI指数。TM8支持2个终端同时从双层波束赋形得到资源，例如：总数为4层的可以被传输，或者，这4层被用于单层波束赋形传向4部终端。相对于单层波束赋形，双层波束赋形的吞吐量可以达到其两倍。因此，这种传输模式支持波束赋形与多用户MIMO的结合；天线端口7和端口8与2个加扰识别码结合用来产生一组4个终端专用参考信号。终端默认记录CQI指数，同时eNodeB可以要求终端也记录PMI和RI指数，当支持双层传输时，PMI和RI指数是有用的。3GPP规范在Rel-9版本中引入了DCI格式2B用于支持TM8。TM9支持多到8层的波束赋形。对于多用户MIMO而言，TM9类似于TM8，例如：2个终端同时从双层波束赋形得到资源。对应于单用户波束赋形，使用天线端口7-14，对应