安捷伦白英：LTE技术要点及MIMO应用

　　以下为白英演讲实录：

　　感谢主持人的介绍，尊敬各位专家，各位领导，大家下午好，自我介绍一下，我叫白英，是安捷伦射频与微波工厂的工程师。从我个人来说，说点题外话，我感觉188不错的，包括我在跟客户的互动还是作为我自己业务支持上面，没有发现明显的网上盛传的种种不好的谣传，所以也在这里相当于给中国移动或者给我们自己民族的通信标准做一个广告。

　　接下来重点探讨一下LTE整体解析以及安捷伦在TD-LTEMIMO的解决方案。在接下来不会跟大家深入探讨LTE的整个标准，在座很多是这方面的专家，甚至也制定了其中标准的细节，在这里以我自己的观点，一个测试和仪表厂商的看法来谈谈自己对LTE的认识，对TD-LTE的想法。

　　首先是LTE技术的基本解析。第二，重点谈一下在LTE技术要点的MIMO的应用，它给我们整个产业界带来的挑战，特别是对于仪表厂商、测试测量领域所带来的新的挑战和技术难题。最后我会花几分钟的时间给大家过一下安捷伦在TD-LTEMIMO测试方案目前为止能够提供给各位研发工程师包括我们射频工程师已经有的方案有哪些。

　　先看第一个。之前很多专家都讲过，现在中国的3G市场是一个三分天下的概念，3G的三种标准，一旦跨入到LTE的时候，很多人对LTE的标准或者对LTE技术本身的理解，从各种不同的消息渠道和媒体来源，可能有着自己的看法。归总起来，一旦谈到LTE可能我们谈到的最多就是三点，第一是下行使用了新的技术OFDMA，上行是FSC—FDMA。再往前移动通讯领域，没有真正使用OFDMA技术，它不是一项新的技术，应用到移动通信领域，LTE还是明确把它提到概念上去。OFDMA技术就是利用了逆元器变换使得多个子载波之间形成正交，使我们在接收接收机解调的时候，在某个采样点，最大程度减少符号对有用信号的影响，最主要的特点就是应用了多载波技术，利用了有限的频段，尽可能多的利用多载波技术来尽可能提高信道的系统容量，这是它的关键原理。OFDMA技术是一个非常复杂和综合的技术，它包括了TDMA技术、FDMA技术和CDMA技术，OFDMA技术是3G再往前移动通信多指访问技术集大成者，包括三家各取所长，最终形成的标准和技术。它带来的一个问题是好处是有效利用频谱带宽，增大系统容量，与此同时，由于复杂的子载波的引入，OFDMA技术不可避免使功放过早进入非信限区，由此产生的问题导致功耗增加，或者设计手机终端的时候成本上升。基于这方面的考虑，LTE在上行采用了新的技术叫SC—FDMA，之前LTE推出来，还有一个很重要的动力或者压力来自于WiMAX，WiMAX首先采用OFDMA技术作为上行和下行，WiMAX对下行基站一端还好，基站这端可以提供足够高的功放，功耗也可以在容忍范围之内，但是对UE一端来说不是这样的，在上行使用OFDMA技术，某种程度上对WiMAX进展不是有利的因素，所以LTE提出全新的概念是SC—FDMA，是利用单载波的概念，与此同时，混合了OFDMA长符号的特征，使抗干扰性增加，把这两者技术有机结合起来，使峰均比下降很多，大家从3G发展来看，真正的瓶颈在终端这块，为了尽早地实现LTE网络部署，在LTE标准化组织3GPP提出了SC—FDMA。

　　前面有一个OFDMA的技术在讲，OFDMA把调制符号看成品率的信号，也有一个逆FMT的模块，对收发信息而言，可以重复利用逆FMT的的模块，从而减少流程，同时也能减少它的手机电路版的设计或者数据卡的电路设计，由此而来的。

　　以上讲的两点分别从调制的方式和多指访问角度来讲LTE技术。除了下行的OFDMA以及上行的SC—FDMA，LTE引入了一个非常亮眼的词叫MIMO，我们在其他的领域，包括数字广播或者以前的军工或多或少使用MIMO，MIMO到底是什么样的系统，简单来说就是多入多出的系统，或者是多天线的结构，我们在业界谈MIMO的时候，并不是单纯讲有几根天线发，有几根天线收，更多把信道结合在一起讲MIMO系统。MIMO不单单指这些，甚至包括MIMO之前的比如说从上层的传输层之间的编码开始，一直到MIMO的编码过程，整个一套完整系统加上MIMO真正构成完整意义的通信系统的MIMO测试。

　　说起MIMO，不得不重说SISO，或者叫做最传统的说法单发单收，这是在3G或者更早网络中普遍使用的方法，一根天线发，一根天线收，这是普遍采用的方式，TD系统略有不同，TD-SCDMA用了八天线的智能天线的概念。从整个MIMO的演进历史来看，包括几种，还有一种是一发多收，多发一收，乃至演进到多发多收。为什么要引入MIMO，大家在谈MIMO的时候很多人在问，你增加了MIMO以后，把天线数目增大了，可能一倍不止，对UE来说，可能尺寸本身就小，增加了MIMO以后，对两天线位置的摆放和电路板实际尺寸都会产生巨大的影响，为什么用它。LTE之所以要提出来叫3.9G也好，为了达到下行100兆，上行50兆峰值速率，必然想尽各种办法来提高信道容量，包括峰值速率，关键环节是使用多天线，就可以很明显增加信道容量，信道容量也是由MIMO的域编码来实现，也可以通过使用MIMO增加信道的鲁棒特性和增强覆盖。读过LTE标准，无论是TDD模式还是FDD模式，都定义了两种MIMO的域编码方式，一种是复用，一种是分集，还有标准没有明确的提法就是波束成形，很多专家也提到波束成形。

　　这里举了一个复用的概念是两发两首，这套系统里，在发射级有天线0和1，接收也是天线0和1，天线0和1发射的数据都是不同的，同时可以到达接收天线0和接收天线1，通过信号估计还有解拟矩阵，最终加上噪声以后的原始数据恢复出来。使用复用方式最大的好处增加系统容量，两根天线发射的数据是不相同的，如果同时发，信道容量理论峰值计算值至少会增大一倍。这是我们复用的概念，但是在标准当中，也对另外一个方式做了阐述，就是分集，分集就是多发一收的概念，大家仔细看一下我发射端两根天线，在这两根天线发送的数据是一样的，都是S0、S1，符号取了一个反，这样做的主要目的并不能够提高系统的信道容量，起的是提高信道鲁棒性的作用，如果一根天线在传输过程中遇到了强烈的反射和折射，到达接收端的信号破坏掉，完全可以利用另一根天线的特性把信号恢复，在整个MIMO系统当中，大家会看到对于所有的MIMO的控制信道而言，标准上规定都使用分集的方式，因为只有把控制信道解码解下来，才能够进一步分析说共享信道具体承载哪些业务，控制信道为了增强鲁棒性，必须使用分集的方式。

　　在LTE标准里没有完全阐述清楚就是波束成形，尤其像中国的厂商，可能会基于TD-SCDMA的经验，会在这方面做进一步的阐述。波束成形的概念跟以前的智能天线的概念有些类似，最主要的特点是利用终端的反馈重新调整在每一根天线上面发送数据的权重或者每根天线甚至是每一个具体的控制或者是共享信道上发射功率的权重的调整，从而能够适应的根据UE的反馈，局部地增大对某些热点地区的覆盖，来达到能够保证系统传输的稳定性和持续的峰值功率，能够达到预期的概念。在标准当中，对于MIMO这端真正要细分起来有两种，一种是单用户的MIMO，现在标准里已经定义的，一直到2009年3月份最新的标准已经定义好的，我们在LTE和TDD里都讲到，单用户是接收端，在同一个UE上面有两根接收天线，这个地方带来的挑战就是对设计上的复杂性，因为你需要考虑两根天线摆放的位置，要纠正怎么样摆，不能够产生互相干扰，同时对UE终端，你的尺寸的考虑，你对最后成本的考虑。这种方式当然它的优点也是非常显著的，它在做协调统一的时候，会非常地方便，因为都是在同一个UE上发生的，它在机待上共享就可以了。还有一个概念，在WiMAX上多用户的MIMO，它使用的概念非常有意思，实际上是一个UE只有一个接收天线，把两个或者多个UE当做整体的UE去看待，在整个网络一端把UE圈在一起。它的非常大的好处一个UE也许只有一根天线，非常方便在终端厂商进行设计，它的功耗不需要那么大，同时尺寸设计比较简单，两根天线之间抗干扰或者天线摆放不像MIMO那么复杂。但是劣势所在就是两个UE之间协同工作起来会遇到一些阻碍，因为自己有自己的机待部分，如何同步起来，这是一个挑战，这是LTEAdvanced需要解决的问题。

　　引入MIMO技术之后，对于测试和测量厂商带来也是全新的挑战，首先是测量系统的复杂性，其次是吞吐率成为MIMO重要的指标，MIMO系统对吞吐率也是全新的概念，对接受机测试来讲，如何测试接收机抗衰弱性能也是MIMO峰值性能的关键因素。原引了3GPP36.1411关于落模型的定义，定义了每个PASS功率还有延迟都做了非常明确的规定，对上行的共享信道，如何利用多个BB机发射信号，比如4个BB机共行，一个做主信号，还有做干扰信号，对测试测量都提出了全新的挑战。

　　目前为止安捷伦在TD-LTEMIMO测量方案，针对2×2，因为是两发两首系统，两发是由左下角两台比较薄的信号源充当两根天线，接收端是全新推出的平台来进行接收，后台运行叫89661的软件来进行解调。对中间的信道H00、H01，我们推出了强大的信道生成工具，就是PSB，它可以灵活配制成2×2，把这个信道完整模拟到实际传输的空间中，可以按照3GPP规定的任何LTE模型进行配置。过渡到4×2之后，系统的测试相对复杂很多，从信道上大家看到又增加了一倍信道，硬件不需要做任何的变动，只是在信道仿真器方面做一些改变，增加了一倍的信道的数量。