R8和R10之间的区别 - 通信技术你问我答 -
纯技术讨论者的天地 - Powered by C114
&问答管理员： &&
待解决问题
R8和R10之间的区别&&
离问题结束还有0天0小时 &|&
提问时间： 16:41
好吧，问题如题，我想要稍微详细一点的区别
问题答案 (&4&条&)
LTE?LTE-A& 这个区别就多了哦
首先是协议 R8是对应LTE版本的，R9,R10是对应LTE-A版本的。物理层上，LTE-AR10MIMOR8MIMO2LTE-A48R8SU-MIMOCRSR10LTE-ACSI
&(技术员三级)
R8是LTE的第一版，R9，R10分别增加了不同的feature。刚看了一个月的菜鸟的感觉
2个不同的版本，版本越新，功能越多。
&(技术员二级)
R8是基础版本，R9在R8的基础上增加了双流波束赋型，R10是对R8/R9的增强，因此成为LTE-A，达到支持下行峰值速率1Gbit/s,上行峰值速率500Mbit/s, 相应的物理层技术有：高阶MIMO、MU-MIMO增强，分离的导频设计（CSI-RS 和USRS）, CA载波聚合技术、分层异构网、Relay中继等
我要回答：&
回答字数在10000字以内LTE无线优化试题库_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
LTE无线优化试题库
上传于||暂无简介
阅读已结束，如果下载本文需要使用1下载券
想免费下载本文？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，查找使用更方便
还剩111页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢MIMO模式自适应及其性能验证
查看: 4198|
摘要: TD-LTE系统在下行支持多种MIMO传输模式,各个传输模式可以根据信道状态的变化进行自适应切换,提高系统的性能。针对MIMO模式自适应需解决的首要问题,给出如何使用实际系统提供的有限的信道信息,通过自适应算法,最大程度获取可能的系统增益。为评估自适应算法的合理性,给出了性能验证结果。
&专题：LTE 技术与应用
MIMO 模式自适应及其性能验证*
（中国移动通信有限公司研究院无线技术研究所北京100053）
摘要：TD-LTE 系统在下行支持多种MIMO 传输模式，各个传输模式可以根据信道状态的变化进行自适应切
换，提高系统的性能。针对MIMO 模式自适应需解决的首要问题，给出如何使用实际系统提供的有限的信道信
息，通过自适应算法，最大程度获取可能的系统增益。为评估自适应算法的合理性，给出了性能验证结果。
关键词：MIMO；模式自适应；时频块编码；空分复用；波束成形；信道信息
doi: 10.3969/j.issn.13.05.012
MIMO Transmission Mode Adaptation and
Performance Verification
（Wireless Technology Research Department, China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China）
Abstract: TD-LTE supports several MIMO transmission modes in downlink. Different mode has its favored radio
environment, so the system performance can be improved if MIMO modes can adapt to the dynamic of radio
condition. Pointing at the necessary channel information for the MIMO mode adaptation, the way on how to get them
in TD-LTE system and the adaptation algorithm using this information were introduced. The evaluation results show
the efficiency of the adaptation algorithm.
Key words: MIMO, transmission mode adaptation, SFBC, spatial multiplexing, beamforming, channel information
MIMO 技术与OFDM 技术的结合，构成了下一代无线
通信系统频谱效率大幅提升的基础。TD-LTE 的时分双工
（TDD）特性，使其不仅可以适配非对称频谱，根据上下行
业务需求进行灵活配置，更重要的是具有上下行信道状态
互易性，为MIMO 技术的应用提供了极大便利。MIMO 技
术是空间分集、空分复用（SM）、波束成形（BF）等多种信号
处理技术的统称，不同的MIMO 技术可为无线传输提供不
同的增益。TD-LTE 协议在下行规定了多种MIMO 传输模
式（TM），例如在3GPP R8 协议中定义了用于发送分集的
TM2，用于空分复用的TM3、TM4、TM5、TM6 以及用于单流
波束成形的TM7[1]；在R9 协议中增加了用于双流波束成
形的TM8[2]；而在R10 及后续版本中，新增了用于多流波
束成形等更复杂的MIMO 技术。在不同的无线传播环境、
干扰情况和覆盖范围下，上述各类MIMO 传输模式都有其
适用的信道条件。TD-LTE 系统可以根据不同情况， 在各
MIMO 模式间动态切换，使MIMO 技术更加“智能”，从而
进一步提升系统性能。
理论上，如果发送端（基站）可以获得实时的信道状态
和干扰信息，则可以根据频谱效率最大化等原则，进行最
优的MIMO 模式自适应。而在实际系统中，获取实时且完
* “新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项基金资助项目（No. -009）
专题：LTE 技术与应用
电信科学2013 年第5 期
整的信道信息往往造成过高的系统开销。因此，如何利用有
限方式，获取那些可以最大程度利用自适应带来系统增益的
信道信息，是MIMO 模式自适应研究需解决的首要问题。
MIMO 技术在理论上已经得到了深入研究， 并在实际
系统中得到了广泛应用[3]，但关于MIMO 模式自适应的研
究并不多，且其中大多集中在频分双工（FDD）系统[4]。本文
将对TD-LTE 系统的MIMO 模式自适应进行介绍， 重点关
注的是TDD 系统特有的波束成形TM7 和TM8 与其他模
式的自适应切换。根据实际系统可提供的信道信息获取手
段，笔者分析并给出了必要的输入信息、获取方法及相应
的MIMO 自适应算法。为评估自适应算法的合理性，进行
了性能验证试验。
2 MIMO 模式和自适应算法
MIMO 技术是指参与通信的两端采用多个天线进行
数据收发的技术。由于物理上多天线的使用为信号传播和
处理新增了“空间”这一维度，使通信的可靠性和效率得到
大幅提升。根据MIMO 技术为通信系统提供的3 类增益将
其分为3 类。
· 空间复用技术：利用空间维度，在同一时频资源上传
输多路不同的信号， 利用空间特征在接收端或发送
端将不同信号区分开来，形成“多流”传输，从而提高
单位时间和单位频率上的传输速率，即提供复用增益。
· 波束成形技术：通过对发送或接收的各天线信号进
行实时加权处理，形成成形波束“指向”目标用户，
还可以对无用信号进行干扰抑制，达到提高链路质
量的效果，即提供成形增益。
· 空间分集技术：类似于通信系统中经常采用的频率
分集或时间分集，利用多个天线上信号衰落的不相
关性，降低了所有信号都受深衰落影响而不能正常
接收的可能性，从而提高无线链路的可靠性，即提
供分集增益。
除用于单用户链路外，MIMO 技术还可以将多个用户
复用在同一时频资源上进行传输， 即MU-MIMO 模式，因
篇幅所限，本文重点关注下行的单用户MIMO 技术。
2.1 TD-LTE 中的MIMO 模式
在LTE 协议中，根据下行物理业务信道（PDSCH）所用
MIMO 技术的不同， 定义了不同的传输模式。网络通过
RRC 信令告知终端当前PDSCH 采用的MIMO 模式和相关
配置参数，终端则进行相应的信号处理和接收。除单天线
模式TM1 外，R8 协议版本定义了TM2（发送分集空频分组
编码（SFBC））、TM3 （开环空分复用）、TM4 （闭环空分复
用）、TM5（闭环MU-MIMO）、TM6（闭环单流）、TM7（单流波
束成形）共6 种MIMO 传输模式。R9 版本新增了TM8（双
流波束成形）。
TM4、TM5、TM6 为基于码本的闭环传输模式， 即协议
规定有限的预编码码本（相当于量化后的空间信道信息），
基站根据终端反馈的码本编号（PMI），进行码本的选择和
预编码处理。这几种模式在目前的TD-LTE 系统中应用很
少， 因此本文未予考虑。TD-LTE 具有TDD 系统的上下行
无线信道相关互易的特性，直接通过上行参考信号可以估
计下行信道状态，省去了终端反馈开销，更容易实现开环
的TM3、TM7、TM8。TD-LTE 协议支持2 天线端口和4 天线
端口的MIMO 传输，这里以广泛采用的2 天线端口系统为
基础，重点介绍TD-LTE 采用的TM2、TM3、TM7 和TM8。
（1）发送分集（TM2）
LTE 系统采用时频块编码（SFBC）实现空间发送分集。
SFBC 将两个连续的调制符号Si
映射到两个连续的
子载波上，在天线端口0 发送；而在天线端口1，则将上述
两个符号进行处理和翻转，在同样的两个子载波上，发送
i。SFBC 不需要发送端获知信道信息，而接
收端只需简单的线性合并，就可以获得分集增益。
除TM2 采用SFBC 外，其他MIMO 模式（TM3~TM8）在
本模式都可以回退到SFBC。这一设计是为了在不改变传
输模式的情况下，由物理层信令指示传输方式快速切换到
SFBC， 避免了由RRC 信令控制传输模式切换带来的开销
（2）开环空分复用（TM3）
在发送端没有信道状态信息的情况下，可以使用开环
的预编码实现空分复用， 即用TM3 同时传输两个不同的
数据流。对于第i 个子载波，TM3 的预编码矩阵为：
该矩阵对第二个天线端口的频域信号进行了相位旋
转，相当于时域上的循环时延发送（CDD）[5]。相比TM2 发
送分集，TM3 的频谱效率翻倍。
（3）单流波束成形（TM7）
R8 协议定义了TM7 以及下行专用导频DRS 和上行
参考信号（SRS）实现单流波束成形。所谓单流是指在多根
发送天线上传输同一数据流x（TD-LTE 的基站物理天线采用
专题：LTE 技术与应用
4 对交叉极化天线，即8 个物理天线）。首先，基站通过检测
终端在上行发送的SRS 估计下行信道矩阵H；然后，根据
H 计算预编码矩阵w，对x 进行预编码处理。理想情况下，发
送端对H 进行SVD 分解，即H=UΣVH，获得发送端预编码
矩阵w=V， 并采用water-filling 功率分配； 而接收端用矩阵
UH 进行接收，可以最大化MIMO 信道容量。然而，实际系统
中终端大部分并不支持天线选择性发送技术[6]，即只用单天
线发送SRS，这样基站获得的信道为一向量h={h1，h1，…，
h8}，最优的预编码矩阵为w=h*/||h||，即最大比发送。理论
上，N 根发送天线可以获得10lgN dB 的成形增益。实际
中，由于信道估计误差和功率分配限制等因素，成形增益
一般低于理论值。
TM7 具有成形增益，可提高链路质量，但只能单流发
送；TM3 的双流发送提高了频谱效率，但无成形增益。为同
时获取成形增益和复用增益，R9 协议针对TD-LTE 系统的
特点，增加了TM8。
（4）双流波束成形(TM8)
TD-LTE 中， 基站的8 个发送天线和终端的2 个接收
天线组成一个2×8 的信道矩阵，理论上最多可以传输两路
不同的数据流。R9 协议定义了新的专用导频信号(DMRS)，
同一用户可分配两个正交的DMRS，使终端可以估计两流
的信道，从而实现双流传输。理论上最优的预编码矩阵可
由上述SVD 分解方式获取，但实际应用中，因复杂度因素
和SRS 单天线发送等限制，往往采用其他次优的预编码方
式。由于TM8 的预编码矩阵是2×8 的，相比TM3 的2×2 预
编码矩阵，每流信号可以利用多出的3 个发送空间维度来
获取成形增益， 因此，TM8 可以同时获取复用增益和成
形增益。需要指出的是，TM8 的DMRS 占用了比TM3 所
用的通用导频信号（CRS）更多的子载波，在接收信干噪比
（SINR）足够高时，受限于调制编码方式的上限，成形增益
不能带来性能提升， 而导频开销反而使TM8 的峰值速率
略低于TM3。
注意TM8 模式也包括单流波束成形， 除专用导频不
同外，基本原理和性能与TM7 单流是一样的。
2.2 MIMO 模式自适应
MIMO 技术所提供的增益依赖于无线信号的“空间”特
性。无线信道环境的不同，加上LTE 系统采用的自适应调
制编码（AMC）技术，会导致上述各个天线模式的性能增益
不同。例如，虽然空分复用可以成倍提高系统容量和频谱
效率，但并非在任何环境下都可以使用：在SINR 较低时，
空分复用的流间相互干扰严重， 每流的有效SINR 很低，只
能采用低阶的调制编码（MCS）方式，性能反而不如采用单
流MIMO 和较高阶的MCS。除不同用户的信道特性不同外，
对于移动用户，其信道环境也经常发生变化。因此，需根据
信道特性选择合适的传输模式， 并根据信道特性的变化而
切换模式，即MIMO 模式自适应，以使网络性能最优。
与MIMO 技术密切相关的信道特性包括接收信号质
量和信道空间相关性。接收信号质量由大尺度衰落和干扰
情况等因素决定，而信道空间相关性则与发送和接收天线
的相关性、多径衰落、有无直射径等因素相关。MIMO 模式
与信道特性的关系可归纳如下：
· TM3 双流适用于高SINR、低空间相关的环境，获取
空分复用增益；
· TM8 双流适用于高SINR、高空间相关的环境，获取
空分复用和波束成形增益；
· TM7 波束成形适用于低SINR、高空间相关的环境，
获取成形增益；
· TM2（或其他模式的SFBC 子模式）适用于低SINR
或信道变化较快的高速移动场景，获取较稳定的分
TD-LTE 系统的下行信道信息有以下两种获取方式。
· 通过终端反馈（CQI 和RI）：CQI 为终端根据自身接
收信噪比和接收机能力估计的调制编码等级，可以
反映接收信号质量；RI 为信道矩阵的秩数， 表示了
信道的空间相关性。
· 通过上下行信道互易性：如果终端支持上行选择性
轮流发送，则基站可以通过上行SRS 信号估计信道
空间相关性（即信道矩阵的秩数）。需要指出的是，
由于下行干扰的存在，不能采用上行SRS 估计下行
的接收信号质量。若终端只用单天线发送SRS，虽
不能估计秩数，但仍可估计单流波束成形的可能增
益以及信道变化的快慢，这也是MIMO 模式自适应
需考虑的因素。
综合考虑上述可用的信道信息和MIMO 模式的适用
特点，笔者给出TD-LTE 的MIMO 模式自适应算法，如图1
所示。在实际网络中，R8 协议终端为TM2/3/7 模式自适应，
R9 协议终端则采用TM2/3/8 自适应。为统一描述算法，下
面将TM2 和其他MIMO 模式的SFBC 子模式统称为
SFBC，TM3 和TM8 的双流模式统称为空分复用（SM），TM7
和TM8 的单流模式统称为单流BF。算法根据终端上报的
电信科学2013 年第5 期
CQI 和RI 以及基站通过SRS 估计的成形增益和信道变化
速度，在SFBC、SM 和BF 间进行自适应切换。
· SFBC 和SM：工作在SFBC 模式时，当终端上报RI=
2 的次数达到一个门限， 且CQI 高于门限
CQI_SFBC2SM 时，切换到SM 模式；而工作在SM 模
式时， 当终端上报RI=1 的次数达到一个门限，且
CQI 低于门限CQI_SM2SFBC 时，切换到SFBC 模式。
· SM 和BF：工作在SM 模式时，当终端上报CQI 低于
门限CQI_SM2BF 时，切换到BF 模式；而工作在BF
模式时，当终端上报RI=2 的次数达到一个门限，且
CQI 高于门限CQI_BF2SM 时，切换到SM 模式。
· BF 和SFBC：工作在BF 模式时，当基站估计的成形
增益低于门限值（可设为3 dB）， 且不满足切换到
SM 模式的条件，则切换到SFBC 模式；另外基站估
计的信道变化速度较快， 例如等效信道速度超过
90 km/h，则切换到SFBC 模式；而工作在SFBC 模式
时，当基站估计的成形增益高于门限值，且不满足
切换到SM 模式的条件，则切换到BF 模式。
· 支持R9 协议的终端， 还存在TM8 双流SM 和TM3
双流SM 间的切换： 基站根据估计的成形增益，计
算两种模式下的MCS 以及频谱效率，若TM8 SM 下
的频谱效率高于TM3 SM，则切换到TM8 SM，反之
则使用TM3 SM。
如前面指出，模式间切换需要RRC 信令配置，以秒为
单位，时延较大，而模式内切换可以每毫秒配置，因此TM2
一般用于初始接入阶段， 其他时间根据终端版本能力不
同，进行TM3/7 切换或TM3/8 切换。
3 性能验证
为评估考虑上述因素的多天线模式自适应算法是否
合理有效，笔者进行了相关试验验证。
首先，验证TM2/3/7 自适应算法是否合理有效。由于
自适应的目的是在各种不同的信道条件下都能使用最优
的MIMO 模式，那么合理性可以通过对MIMO 模式自适应
的性能与固定MIMO 模式的性能进行比较，如果MIMO 自
适应的性能在各种环境下相比任何固定模式都是最优的，
就可以验证自适应算法的合理性。
实验采用了真实TD-LTE 基站设备、终端和商用信道
模拟仪，使用不同信道模型和不同SNR， 在单用户占用
20 PRB 下，对各种MIMO 模式的下行PDCP 层吞吐量性能
进行了比较，结果如图2 所示。从结果可以看到，模式自适
应TM3/7 在各个信道模型和SNR 下的吞吐量， 都是各固
定MIMO 模式可获得吞吐量的最优值，因此，该自适应算
法是合理有效的。
其次， 对TM3/8 自适应在外场环境下进行了试验验
证。外场试验可更准确地反映自适应算法的能力，通过对
比TM3/7 自适应与TM3/8 自适应的性能，验证TM3/8 自适
应是否能合理地在TM3 双流、TM8 单流、TM8 单流间进行
选择，试验结果如图3 所示。在单用户试验中，分别将终端
放置在距离基站的不同位置（即图3（a）中的极好、好、中、
差点，其接收SINR 依次下降），进行下载业务，比较下行吞
吐量性能。从结果看到，TM3/8 自适应下，在基站近旁的信
号质量极好点，算法采用了TM3，避免了TM8 导频开销问
题，可以获得最高峰值速率；在小区内部的好点和中点，信
号质量中等处，由于波束成形增益，选择TM8 双流，性能
要好于TM3 双流；在小区边缘，信号质量较差处，无法进
行双流传输，此时算法选择了TM8 的单流，性能与TM7 单
流相当。还进行了多用户试验，即在极好点、好点、中点、差
点各放置2、8、6、4 部终端（共20 部终端），同时进行下载
业务。结果显示TM3/8 自适应相比TM3/7 自适应可将小区
吞吐量提升20%，如图3(b)所示，该增益主要来自TM8 双
流所带来的性能优势。
MIMO 模式自适应是TD-LTE 系统中提高频谱效率和
用户体验的重要技术。本文在对MIMO 模式进行简要回顾
的基础上，重点分析了MIMO 模式自适应需要的信道信息
获取方式以及利用这些信息的自适应算法。通过测试验证
了自适应算法的性能和合理性。结果显示，MIMO 自适应
可以适配变化的无线传播环境，选择最优的MIMO 模式进
行数据传输，对系统性能有明显提升。
TD-LTE 除支持本文重点讨论的单用户MIMO 模式外，
还支持多用户MIMO 模式。单用户和多用户MIMO 模式之
图1 MIMO 模式自适应
专题：LTE 技术与应用
许宁，男，博士，现就职于中国移动通信有
限公司研究院无线技术研究所， 主要研究
方向为无线通信、IP 网络。
间的自适应，除这里讨论的几种信道信息外，还需要考虑用
户间信道的相关性和业务需求等因素，有待进一步研究。
1 3GPP Technical Specification 36.211. Evolved Universal
Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and
Modulation (Release 8.9.0), Dec 2009
2 3GPP Technical Specification 36.211. Evolved Universal
Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and
Modulation (Release 9.1.0), Mar 2010
3 Hottinen A, Kuusela M, Hugl K, et al. Industrial embrace of
smart antennas and MIMO. IEEE Wireless Communications,
4 Shubhodeep A. Downlink transmission mode selection and
switching algorithm for LTE. Proceedings of the Third
International Conference on Communication Systems and
Networks (COMSNETS), Bangalore, India, 2011
5 Li Y, Chuang J, Sollenberger N. Transmitter diversity for
OFDM systems and its impact on high-rate data wireless networks.
IEEE Journal on Selected Areas in Communications, ):
6 Mehta N B. Antenna selection in LTE: from motivation to specification.
IEEE Communications Magazine, ): 144~150
[作者简介]
（收稿日期：）
72】优领域
Copyright &