單流:發射端利用上行信號來估計下行信道的特征,在下行信號發送時,每根天線上乘以相應的權值,使其天線陣列發射信號具有波束賦形效果。
單流:TM2、TM7傳輸模式;RANK=1;
雙流:結合復用和智能天線技術,進行多路波束賦形發送,既可以提高用戶的信號強度,又可以提高用戶的峰值和均值速率。
雙流:TM3、TM8傳輸模式;RANK=2;特征:速率可以大于等于120Mbps
單通道:單通道射頻單元只有一個射頻通道,也就是只有一個天線接口;
雙通道:雙通道射頻單元有兩個射頻通道,這兩個射頻通道可以使同頻也可以是異頻,同頻時可以單獨使用也可以互為分集,異頻時可以作為相互的補充。
1 關于流的一些定義
1、流指的是數據流,數據傳輸的一種形式,而“單雙流”是指有多少路數據在同時傳輸。
2、RI(Rank Indicator),秩指示,用來指示PDCSH有效的數據層數。如果秩為1,代表只能傳一路獨立的信號;秩為2,代表能同時傳兩路獨立的信號。如在TM3模式下,可根據RI的數值判斷UE的單雙流狀態。若RI=1,UE處于單流的傳輸狀態;若RI=2,UE處于雙流的傳輸狀態。
3、CQI(Channel Quality Indicator),信道質量指示。CQI用來反映下行PDSCH的信道質量,用0-15來表示,15表示信道質量最好。UE會上發CQI給eNodeB,eNodeB得到CQI值后會判斷當前的PDSCH信道條件從而調度PDSCH。
4、雙流是否啟動,是由終端上報的CQI決定的,而終端上報的CQI又是由SINR值決定,所以優化單雙流最關鍵的是進行SINR值的優化。
2 怎樣看是否運用到雙流?
1、華為的前臺測試軟件Probe可以看到是否運用雙流,具體如下:
(1)radio parameters窗口,從傳輸模式(transmission mode)可以看,tm3為雙流,tm1、tm2和tm7只支持單流。
(2)還可以在mcs窗口觀察,窗口內有兩列數字;當兩列數字都不為0時,則說明是雙流;當左邊一列的不全為零,右邊的一邊全為0,則說明是單流。
(3)還可以通過RANK SINR來判斷,如果是單流的話,則SINR值對應的是RANK 1 SINR項有顯示;如里是雙流的話,RANK 1 SINR、RANK 2 SINR項都有顯示。
2、后臺網管可以通過查天線收發模式配置,一發一收就是單流,兩發兩收是雙流。
3 什么是多天線
多天線技術是一種統稱,可根據不同的實現方式分為普通天線傳輸、分集傳輸、MIMO空間復用和波束賦形。eNodeB不但能支持多天線接收,還支持多天線發射,而UE暫只能支持多天線接收,不支持多天線發射。
(1)普通的單天線傳輸,數據流只有一路,所以是單流;
(2)分集傳輸,雖然有多路數據在傳輸,但兩路數據流傳輸的順序不同,傳輸的內容相同,所以對用戶來講,還是單流,只是提高了數據傳輸的有效性;
(3)MIMO空間復用利用多個天線,同時傳輸不同的內容,對于用戶來說,相當于一次有多路數據流,所以稱為雙流;空分復用一般運用在一定的高SINR環境中。
(4)波束賦形是指利用發射端或接收端的多根天線,以一定的方式形成一個特定波束,使目標方向上天線增益最大以及抑制/降低干擾,從而提高系統容量。分為單流波束賦形和雙流波束賦形。
4.1 MIMO(Multiple Input Multiple Output多輸入多輸出)
MIMO(Multiple Input Multiple Output多輸入多輸出)是LTE系統的重要技術,它是指在發送端和接收端同時采用多根天線,能成倍提升系統頻譜效率的技術。 MIMO信道容量隨發送端和接收端最小天線數目線性增長,故MIMO模式下信道容量大于單天線模式下的信道容量。同時MIMO還能夠通過信號處理技術提高無線鏈路傳輸的可靠性和信號質量。因此,MIMO技術不僅可以提升系統容量和覆蓋,還可以帶來更高的用戶速率體驗。
4.2 MIMO的增益
(1)功率增益 假設每根天線的發射功率相等,則采用M根天線發射相對單天線發射可獲得的功率增益為10log(M) dB。
(2)復用增益 復用增益來源于空間信道理論上的復用階數。 MxN的MIMO系統提供的理論上的系統容量能力為SISO系統的min(M,N)倍。
(3)分集增益 分集增益來源于空間信道理論上的分集階數,可以提高接收端信噪比穩定性,從而提升無線信號接收可靠性。 相同條件下MxN的MIMO系統的收發信號錯誤概率為SISO系統的1/(M*N)。
(4)陣列增益 理論上,1xN的SIMO系統和Mx1的MISO系統相對于SISO可獲得的陣列增益分別為10log(N) dB和10log(M)dB。
5.1 傳輸模式和MIMO方案對應關系
TM,Transmission mode,傳輸模式,代表下行信號的發射方式。LTE的發射模式分為發射分集、MIMO空間復用、波束賦形等種類。TM模式與LTE的天線類型密切相關。
1. TM1,單天線端口傳輸:主要應用于單天線傳輸的場合。
2. TM2,發射分集模式:(2根天線發射相同數據量,接收端通過最大比合并信息,降低了誤碼率,提高了傳輸的可靠性。):適合于小區邊緣信道情況比較復雜,干擾較大的情況,有時候也用于高速的情況,分集能夠提供分集增益。
3. TM3,開環空分復用(終端不反饋信息,發射端通過預定義的信道信息來發送信息):合適于終端(UE)高速移動的情況。
4. TM4,閉環空分復用(終端反饋信息,發射端通過反饋信息來計算通過什么調制方式發送):適合于信道條件較好的場合,用于提供高的數據率傳輸。
5. TM5,MU-MIMO傳輸模式(多用戶MIMO,基站使用相同的頻域資源將多個數據流發送給不同的用戶,接收端根據多根天線對數據流進行取消和零陷):主要用來提高小區的容量。
6. TM6,Rank1的傳輸(單層閉環空分復用,當終端反饋RI=1時,發射端采用單層預編碼,以適應當前信道):主要適合于小區邊緣的情況。
7. TM7,Port5的單流Beamforming模式(單流波束賦型,具有8天線陣子,發射端利用上行信號來估計下行信道的特性,在下行發送信號時,每根天線上乘以相應的特征權值,使發射信號具有波束賦型特性):主要也是小區邊緣,能夠有效對抗干擾。
8. TM8,雙流Beamforming模式:可以用于小區邊緣也可以應用于其他場景。
9. TM9, 傳輸模式9是LTE-A中新增加的一種模式,可以支持最大到8層的傳輸,主要為了提升數據傳輸速率。
5.2 TD-LTE 中支持的多天線傳輸模式
1、LTE 目前設備主要用到的傳輸方式包括TM1、TM2、TM3、TM7 和TM8。ENodeB自行決定某一時刻對某一終端采用什么傳輸模式,并通過RRC信令通知終端。傳輸模式是針對單個終端的,同一個小區的不同終端可以有不同的傳輸模式, 現網一般開啟TM3模式。模式3到模式8都含有發射分集,當信道質量快速惡化時,eNodeB可以快速切換到模式內的發射分集模式。
2、TM2雖然有雙層傳輸,但它是分集,2層傳輸的內容是相同的;我們說的雙流一般是指2層傳輸的內容是不同的。所以TM2可以說是雙層傳輸,但是是單流。
3、現華為網管對傳輸模式的配置分為固定配置模式和自適應配置模式,主要有固定配置-TM2、固定配置-TM3和開環自適應,默認配置為TM3。
6 LTE 中多天線解決方案
(1)宏站 LTE宏站2/8 天線均可以獨立組網。TD-LTE 中2 天線可以獲得分集和復用增益,8 天線可綜合獲得3 種增益:賦形增益、分集/復用增益。波束賦形一方面能提高覆蓋能力,另一方面可以降低小區內/間干擾,從而提升系統吞吐量。
LTE宏站天線應用問題:
a)8 天線在容量和覆蓋性能方面有一定優勢,在同等站距情況下可以提升網絡容量。
b)8 天線施工實施難度稍大于2天線,但現網大部分站址具備8天線實施條件。8天線在容量和覆蓋性能方面有一定優勢,建議在大部分基站采用8 天線。
(2)室內站 LTE 室分站建設可以分為單路和雙路2 種模式。單路模式是指通過合路器,將LTE 系統饋入現有單路室內分布系統,RRU只用一個通道形成單流(如果是雙通道RRU的話,此時另一通道需接上負載堵?。?;雙路模式是指LTE 系統一路通過合路器饋入現有單路室內分布系統,另外新建一路通道,通過雙路的方式實現MIMO雙流。
LTE室內天線應用問題:
a)組成MIMO線陣的2 個單極化天線盡量采用10λ以上間距(約為 1.25m),如實際安裝空間受限雙天線,間距不應低于4λ(約為0.5 m),以保持足夠的天線隔離度。
b)對支持MIMO的雙路分布系統,組成MIMO天線陣的2 個單極化天線口功率之差要求控制在5 dB以內, 2個天線之間功率差值不能太大,否則就會退出雙流。
7 日常優化排查方法及例子
LTE室分系統雙通道不平衡排查方法: 針對現網中的雙流系統的室分站點無法占用到雙流,只能占用到單流的情況,可將站點配置了單流(1T1R)或者閉塞RRU的某個通道,現場分別測試對比,同時可實時監測RSSI,結合雙向情況排查是否為RRU的問題或者是室分系統某段線路導致。
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原文標題:雙流-雙通道-天線TM模式...
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