LTE-A下行MIMO技术新特性及测试方法研究

1、引言

为满足未来全球移动通信在低成本、灵活服务、高速移动、增强数据速率等方面的需求，国际电信联盟无线通信部门（ITU-R）在2008年3月发出通函，向各成员征集新一代国际移动通信系统（IMT-A）候选技术提案，正式启动了IMT-A标准化工作。与此同时，3GPP在2008年3月的RAN39次会议上提出并通过了LTE-A的研究项目（SI）申请。在2008年6月RAN40次会议期间的Workshop会议上，3GPP通过了规范TR36.913v8.0.0，从而完成了对LTE-A需求的整体描述报告。2009年6月，3GPP向ITU提交了LTE-A的技术描述文件，10月提交了自评估报告，完成了IMT-A候选技术提交工作。2010年10月20日，国际移动通信工作组第5研究组（WP5D）第9次会议确定LTE-A为IMT-A国际标准之一。

LTE-A作为LTE的演进版本，在保持与LTE良好后向兼容的基础上，需要达到IMT-A对数据速率和移动性的更高要求。为此，3GPP在LTE-A中引入了增强型上下行MIMO（Enhanced UL/DL MIMO）、载波聚合（Carrier Aggregation）、协作多点传输（Coordinated Multi-Point Tx&Rx）、中继（Relay）等多项关键技术，旨在从数据速率提升、覆盖范围扩展、边缘吞吐量改善等多个方面来增强用户体验。

本文主要对LTE-A中增强型下行MIMO技术的新特性进行介绍，进一步提出了针对新特性的UuIOT测试方法考察无线设备功能实现的完整性。

2、增强型下行MIMO

新特性LTE-A增强型下行MIMO最显著的特点就是将发送天线由4个扩展到8个，由此LTE-A可以实现最高8层的空间复用，为系统带来更多的空间自由度，提高频谱效率，增加系统容量。但是扩展天线数目并不是简单的将4天线增加为8天线，而是在满足后向兼容的基础上对LTE下行MIMO技术原有特性进行改动和扩充，主要包括：

●对导频信号做较大的改动，在满足测量、解调基本需求的同时降低信令开销。
●定义新的传输模式和DCI格式以支持Rank8的SU-MIMO和SU/MU-MIMO的动态切换。
●确了8天线的码本，并通过支持隐形和基于信道互异性的反馈方案来减少开销、提高性能。

LTE-A（即3GPP E-UTRA R10）与LTE（即3GPP E-UTRA R8/R9）下行MIMO的主要区别参见表1。LTE-A中下行MIMO的新特性主要包括：

(1)、扩充解调参考信号

在LTE中，下行4天线采用4端口的CRS辅助UE做信道估计和数据解调。为了降低干扰、保证参考信号解调的准确性和可靠性，协议规定当某一个端口发送CRS时，其他端口在相同的RE上不再发送任何数据。如果下行8天线也采用LTE中的CRS做信道估计和数据解调，会带来较高的导频开销（28.6%），导致业务数据所占比例显著减少、数据速率降低，难以满足LTE-A对系统峰值速率的需求，因此LTE-A采用解调参考信号代替CRS用于下行数据解调。实际上，在LTE中就已采用解调参考信号，分别使用端口5和7，8用于单流和双流波束赋形，但是在LTE-A中将解调参考信号的数目扩充到了9个（5以及7-14），可同时用于8层独立数据流的传输。

LTE-A中解调参考信号采用了与LTER9中端口7，8完全相同的伪随机序列生成方式（只是初始值不同），并采用正交码序列获得码分增益。由此带来的好处就是多个端口可以复用相同的RE，减少导频开销。在LTE-A中，端口7，8，11，12以及9，10，13，14被分为两组，分别占用不同的资源位置。常规CP非特殊子帧上的解调导频结构如图1所示，其余情况下的解调导频结构请参考文献。