LTE MIMO 模式的学习理解.docx
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LTEMIMO模式的学习理解
MIMO学习心得--------Ellenwang
LTE的7个传输模式中6个分别应用了四种MIMO技术方案：
传输分集（TD），波束赋型（Beamforming），空间复用（SM），多用户MIMO（MU-MIMO）：
1.为普通单天线传输模式。
2.TransmitDiversity模式：
分2发送天线的SFBC，和4发送天线的SFBC+FSTD两种方案。
2发送天线的SFBC:
SFBC是由STBC（SpaceTimeBlockCode）演变而来，由于OFDM一个slot的符号数为奇数，因此不适于使用STBC，但频域资源是以RB=12个子载波来分配的，因此可以用连续两个子载波来代替连续两个时域符号，从而组成SFBC。
而当使用4发送天线时，SFBC+FSTD（FrequencySwitchedTransmitDiversity）被采用。
3.SM-openloop，UE仅仅反馈信道的RI（RankIndicator）。
此时基站会使用CDD（CycleDelayDiversity）技术。
4.SM-closeloop，UE根据信道估计的结果反馈合适的PMI（PrecodingMatrixIndicator）。
（如利用系统容量最大计算合适的PMI）
5.MU-MIMO，该方案将相同的时频资源通过空分，分配给不同的用户。
6.closelooprank1——SMorBF，UE反馈信道信息使得基站选择合适的Precoding。
7.UESpecialRS——BF，和BeamForming的前一种方式不同，这种方式无需UE反馈信道信息，而是基站通过上行信号进行方向估计，并在下行信号中插入UESpecialRS。
基站可以让UE汇报UESpecialRS估计出的CQI。
空间复用是为了提高传输数据数量，基于多码字的同时传输，即多个相互独立的数据流通过映射到不同的层，再由不同的天线发送出去。
码字数量与天线数量未必一致。
（当然天线数量>＝码字数量）。
传输分集主要用于提高信号传输的可靠性，例如采用空时编码（STC）、循环延时分集（CDD）及天线切换分集等，LTE中用的比较多的是SFBC编码。
传输分集（TM2）用来提高信号传输的可靠性，主要是针对小区边缘用户，TM3，TM4主要是针对小区中央的用户，提高峰值速率。
MU-MIMO是为了提高吞吐量，用于小区中的业务密集区。
TM6，TM7是用于增强小区覆盖，也是用于边缘用户。
不过6是针对FDD，7是针对TDD而已。
在学习理解MIMO之前，需要理解几个基本概念：
1.codeword:
相当于TranportBlock,即物理层需要传输的原始数据块.LTE可支持在同一块资源同时传输2个相对独立的codeword，这是通过空间复用（SM）技术实现的。
2.layer：
数据被分为不同layer进行传输，layer总数<=天线个数。
和信道矩阵的rank是对应的。
相当于空分的维度。
3.rank：
相当于总的layer数。
4.atennaport：
其实并不等同于天线个数，而是相当于不同的信道估计参考信号pattern。
对端口0~3，确实对应多天线时，RS的发送pattern；对于端口4，对应于PMCH，MBSFN情况的RS；对于端口5，对应于UESpecialRS。
TDD-LTE中支持的传输模式使用的DCIformat。
在每一种模式中都可以通过改变DCIformat切换到发射分集模式（TM2），并且TM3、TM4模式下，也支持在不改变DCIformat的情况下从空分复用切换到发射分集模式（TM2），这时需要通过在DCIformat中的precodinginformationfield来指示所使用的precodingmatrixvector。
From36.213Table7.1-5
Table7.1-5:
PDCCHandPDSCHconfiguredbyC-RNTI
Mode2
DCIformat1A
Commonand
UEspecificbyC-RNTI
Transmitdiversity（seesubclause7.1.2）
DCIformat1
UEspecificbyC-RNTI
Transmitdiversity（seesubclause7.1.2）
Mode3
DCIformat1A
Commonand
UEspecificbyC-RNTI
Transmitdiversity（seesubclause7.1.2）
DCIformat2A
UEspecificbyC-RNTI
LargedelayCDD（seesubclause7.1.3）orTransmitdiversity（seesubclause7.1.2）
Mode4
DCIformat1A
Commonand
UEspecificbyC-RNTI
Transmitdiversity（seesubclause7.1.2）
DCIformat2
UEspecificbyC-RNTI
Closed-loopspatialmultiplexing（seesubclause7.1.4）orTransmitdiversity（seesubclause7.1.2）
Mode7
DCIformat1A
Commonand
UEspecificbyC-RNTI
IfthenumberofPBCHantennaportsisone,Single-antennaport,port0isused（seesubclause7.1.1）,otherwiseTransmitdiversity（seesubclause7.1.2）
DCIformat1
UEspecificbyC-RNTI
Single-antennaport;port5（seesubclause7.1.1）
PDSCHprocessflow:
Layermapping
Nowcodeword-to-layermappingsupport3types:
1.Layermappingfortransmissiononasingleantennaport
1codeword-to-1layer
2.Layermappingforspatialmultiplexing
2antennaports:
1）1codeword-to-1layer
2）2codewords-to-2layers
4antennaports:
1）1codeword-to-1layer
2）1codeword-to-2layers
3）2codewords-to-2layers
4）2codewords-to-3layers
5）2codewords-to-4layers
Table6.3.3.2-1:
Codeword-to-layermappingforspatialmultiplexing.
Numberoflayers
Numberofcodewords
Codeword-to-layermapping
1
1
2
2
2
1
3
2
4
2
3.Layermappingfortransmitdiversity
1codeword-to-2layers（2antennaports）
1codeword-to-4layers（4antennaports）
Table6.3.3.3-1:
Codeword-to-layermappingfortransmitdiversity.
Numberoflayers
Numberofcodewords
Codeword-to-layermapping
2
1
4
1
If
twonullsymbolsshallbeappendedto
Preconding
Nowprecodingsupport3types:
1.Precodingfortransmissiononasingleantennaport
2.Precodingfortransmitdiversity
3.PrecodingwithoutCDD----Closed-loopspatialmultiplexingscheme（TM4）
4.PrecodingforlargedelayCDD----LargedelayCDDscheme（TM3）
and
cangetfrombelowtableaccordingtodifferentlayer
Table6.3.4.2.2-1:
Large-delaycyclicdelaydiversity.
Numberoflayers
2
3
4
For
canselectedfromcodebookdefinedin36.211Table6.3.4.2.3-1.
Table6.3.4.2.3-1:
Codebookfortransmissiononantennaports
.
Codebookindex
Numberoflayers
1
2
0
1
2
3
-
PMI
UEwillreportthesuggestedcodebookindexbyPMIandeNBwillsendthecodebookinfowhicheNBwilluseforPDSCHbyDCI.
Fordifferenttransmissionmode,thePMIwillusedifferentnumberofbits.
Table7.2-1b:
Numberofbitsincodebooksubsetrestrictionbitmapforapplicabletransmissionmodes.
Numberofbits
2antennaports
4antennaports
Transmissionmode3
2
4
Transmissionmode4
6
64
Transmissionmode5
4
16
Transmissionmode6
4
16
Transmissionmode8
6
32
ØTransmissionmode3:
PMIwilluse2bits---
For2antennaports:
means2layers----codebookindex0--------
means1layer-----codebookindex0-------meanstransmitdiversity
ØTransmissionmode4:
PMIwilluse6bits---
For2antennaports,definedin36.211Table7.2-1c:
means1layer----codebookindex0-----
means1layer----codebookindex1-----
means1layer----codebookindex2------
means1layer----codebookindex3-------
means2layers----codebookindex1------
means2layers----codebookindex2------
Table7.2-1c:
AssociationofbitsincodebookSubSetRestrictionbitmaptoprecodersinthe2antennaportcodebookofTable6.3.4.2.3-1in[3].
Codebookindex
Numberoflayers
1
2
0
a0
-
1
a1
a4
2
a2
a5
3
a3
-
PrecodinginfoinDCI
eNBwillsendtheprecodinginfoinDCIformat2/2A.
ØTransmissionmode3:
DCIformat2A:
Precodinginformation–numberofbitsasspecifiedinTable5.3.3.1.5A-1
Forantennaports2,theprecodinginformationfieldisnotpresent.
Table5.3.3.1.5A-1:
Numberofbitsforprecodinginformation.
NumberofantennaportsateNodeB
Numberofbitsforprecodinginformation
2
0
4
2
Thenumberoftransmissionlayersisequalto2ifbothcodewordsareenabled;
transmitdiversityisusedifcodeword0isenabledwhilecodeword1isdisabled.
ButthePDCCHformatwilluseDCIformat2Anomatterspatialmultiplexingortransmitdiversity.
ØTransmissionmode4:
DCIformat2:
Precodinginformation–numberofbitsasspecifiedinTable5.3.3.1.5-3（36.212）
Table5.3.3.1.5-3:
Numberofbitsforprecodinginformation.
NumberofantennaportsateNodeB
Numberofbitsforprecodinginformation
2
3
4
6
Forantennaports2,thereare3bitsforprecodinginformation,detailinfoseebelowtable:
Precodinginfobitfieldmappedtoindex:
For2layers:
Precodinginfocodebookindex
00------------means2layers–precodingmatrix
11------------means2layers–precodingmatrix
2X------------means2layers–precodingmatrixused
thelatestPMIreportonPUSCH,usingtheprecoder（s）indicatedbythereportedPMI（s）
For1layer:
Precodinginfocodebookindex
00------------means2layers:
Transmitdiversity
11------------means1layer–precodingmatrix
22------------means1layer–precodingmatrix
33------------means1layer–precodingmatrix
44------------means1layer–precodingmatrix
5X------------means1layer–precodingmatrixwillusethelatest
PMIreportonPUSCH,usingtheprecoder（s）indicatedbythereportedPMI（s）,
ifRI=2wasreported,using1stcolumnmultipliedby
ofallprecodersimpliedbythereportedPMI（s）
6X------------means1layer–precodingmatrixwillusethelatest
PMIreportonPUSCH,usingtheprecoder（s）indicatedbythereportedPMI（s）,
ifRI=2wasreported,using2ndcolumnmultipliedby
ofallprecodersimpliedbythereportedPMI（s）
36.212Table5.3.3.1.5-4:
Contentofprecodinginformationfieldfor2antennaports.
Onecodeword:
Codeword0enabled,
Codeword1disabled
Twocodewords:
Codeword0enabled,
Codeword1enabled
Bitfieldmappedtoindex
Message
Bitfieldmappedtoindex
Message
0
2layers:
Transmitdiversity
0
2layers:
Precodingcorrespondingtoprecodermatrix
1
1layer:
Precodingcorrespondingtoprecodingvector
1
2layers:
Precodingcorrespondingtoprecodermatrix
2
1layer:
Precodingcorrespondingtoprecodervector
2
2layers:
PrecodingaccordingtothelatestPMIreportonPUSCH,usingtheprecoder（s）indicatedbythereportedPMI（s）
3
1layer:
Precodingcorrespondingtoprecodervector
3
reserved
4
1layer:
Precodingcorrespondingtoprecodervector
4
reserved
5
1layer:
PrecodingaccordingtothelatestPMIreportonPUSCH,usingtheprecoder（s）indicatedbythereportedPMI（s）,
ifRI=2wasreported,using1stcolumnmultipliedby
ofallprecodersimpliedbythereportedPMI（s）
5
reserved
TM7mode:
Fortransmissionmode7,cansupportoneportandtwoports.
NumAntennaPort=1
tansmissionMode=TM7
DCI1-àport5--------------beamforming
Cell-RS----port0D-RS----port5
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
NumAntennaPort=2
tansmissionMode=TM7
DCI1-àport5--------------Beamforming
Cell-RS----port0,port1D-RS----port5
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Forbeamforming,thePDSCHwilluseport5,andnomaterRRUhas2or4or8physicalantenna,Basebandwillsendthesamesignalinallthesephysicalantennas,justeveryantennahasdifferentphaseandamplitude.Sointhismode,RRUhasnoprimaryandsecondaryantenna.
AndforNumAntennaPort=1andNumAntennaPort=2,thebeamformingthemaindifferenceisforCell-RS,
WhenNumAntennaPort=1,Cell-RSissendingonport0
WhenNumAntennaPort=2,Cell
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