跟着3GPPLTE技能规范化挨近完结，能够说，高速无线接入离咱们的日子现已越来越近了。规范化的老练对整个LTE工业是一个巨大的促进，对各个厂家产品开发的一致性上有了很好的确保。但还应该看到，规范的拟定很大程度上依据仿真和曾经产品的经历，因而规范中存在非常多的问题需求处理和进一步细化。在后期的作业中还要工业界支付极大的尽力来确保整个工业的平稳开展。
面临杂乱的无线环境和许多新技能，设备的完结是否能够发挥LTE规范的预期功用，仍是一个未知数。LTE规范界说了比3G规范更强的才能，但一起也对设备研制带来了更大应战。正交频分复用(OFDM)和MIMO系统给LTE系统带来了空前富余的四维空口资源———频域、时域、码域和空域，并在4个纬度上均可进行灵敏地调度和自习惯，使LTE系统蕴含了更强壮的技能潜力。但能不能用好这些资源，管好这个灵敏的系统，是一个需求处理的问题。
LTE规范巨大的灵敏性，客观上构成了规范对设备开发质量的确保程度比3G低，LTE设备的优化更多地依靠于厂商的研制才能。LTE系统的灵敏性更多地依靠MAC层的完结，因而在LTE规范中，单纯物理层技能对设备才能的确保程度较低，系统的功用更依靠于MAC层调度和资源分配算法的优化。比方，3G系统就像个傻瓜相机，即便不会照相的人也能照出比较满意的相片；而LTE系统却像个专业相机，会照相的人会照出比傻瓜机好得多的作用，但不会用的人照出的相片或许还不如傻瓜机。
我国和国际上的首要移动通讯厂商均现已开宣布TD-LTE或FDDLTE样机，并依据这些样机进行了一系列概念验证测验。某些比较急进的欧美运营商现已和一些开发进度较快的设备厂商签订了预商用网络的合同，预备布置城市等级的LTE试验网络。
在大规模商用之前，需求很多的测验试验作业。一方面要进一步验证技能的可行性，另一方面要在实践场景中验证各种技能的实用性，找出一套或若干套装备，来发挥LTE强壮的功用。在若干急需处理的问题中，MIMO是LTE技能中最中心的技能之一。
1、LTE中的MIMO
技能LTE系统选用了同一结构的自习惯MIMO传输，能够依据信道条件和需求自习惯在空间分集、空分复用、波束赋型、空间复用和单天线发送各种形式之间转化，然后能够最大极限地运用实践信道的容量。相对双小区HSPA+(Duel-cellHSPA+)的2天线MIMO，LTE的MIMO传输最大能够支撑4天线发送。如图1所示。
图1 LTE 相对3G 在频域和空域进一步发掘了信道资源
LTE系统是迄今为止最全面地选用了MIMO技能的无线通讯系统，与IEEE802.16e只首要选用了空间分集技能比较，LTE选用了各种MIMO传输形式。
1.1、下行MIMO形式
（1）发射分集：经过在多个天线上重复发送一个数据流的不同版别，取得分集增益，用来改进小区的掩盖，适用于大间隔的天线阵。
（2）空间复用：经过在多个天线上并行发送多个数据流，取得复用增益，用来进步峰值速率和小区吞吐量。该形式多流数据的发送有赖于空间信道的特性，高相关性信道下，假如选用多流并行传输，会构成比较严峻的数据流与数据流之间的搅扰，然后下降系统功用。
（3）波束赋型：经过在多个天线阵元的波干与，在指定的方向功用能量会集的波束，取得赋形增益，用来改进小区掩盖，适用于小间隔的天线阵。该形式首要针对TDDLTE系统。在TDD系统中，基站能够运用信道的互易性取得部分下行信道信息，基站可依据这部分信息进行愈加准确的发送操控。波束赋型便是这一运用的详细表现。波束赋型技能是3G的智能天线技能的扩展，波束赋型技能的运用使得LTE可运用的物理天线数上升到8根。
（4）空间多址：和空间复用机理类似，仅仅多个并行数据流用于多个用户，而非单个用户，用来进步系统用户容量。空间多址技能有赖于用户数量和散布，关于城市热门掩盖和接入用户比较多的情形，该形式有很大的施行空间。比照单用户空间复用和空间多址两种形式，能够发现，两种形式都能够运用多个数据流一起发送，可是两种形式又有所区别。单用户的多数据流完结受信道相关性和信道质量约束严峻，只要在天线间相关度比较低，信道质量很好的条件下，空间复用才会运用多数据流传输。因为手机端接纳天线间隔较小，天线间信道相关度较大，然后完结两流的场景比较受限，对系统容量进步不是非常显着。反观空间多址多用户MIMO形式，每个用户反应一个流的信道质量信息和预编码矩阵。在基站侧，经过MAC的调度算法来完结用户的配对及速率匹配算法。每次都会运用多流传输，在用户数量比较多、用户间信道相关度比较低的情形下，会有较大的功用进步。
1.2、上行MIMO形式
空间多址：上行因为遭到终端发送天线和发送功放的数量约束，只支撑空分多址形式。
2、LTE中MIMO技能遇到的应战
面临如此多的MIMO形式，怎么很好地运用，能够说是一个巨大的应战。
2.1、反向操控信息受限
基站和手机要完结各种形式，需求基站与手机端的很多操控信息交流，而操控信息的质量直接影响到MIMO完结的作用。在下行天线形式中，一切MIMO技能均需求信道质量指示（CQI），空间复用和空间多址技能还需求信道情况信息（CSI）来进行基站端发送预编码的操控。空间复用和空间多址技能被以为是MIMO中频谱运用率最高、最能表现多天线特性的技能。这两种形式的运用很大程度上要依靠信道情况信息的准确性。信道情况信息的准确性表现在基站端准确取得手机接纳时间的信道情况。信道情况信息越准确，基站端的预编码操控就越准确。关于FDDLTE系统而言，三项要素约束了基站端的信道信息准确程度：榜首是手机的处理才能，受参阅信号规划和手机端算法影响，信道估量的准确度非常有限。第二，受反方向信道约束，基站端收到的信道情况信息总是手机端信道情况信息的量化版别。第三，因为反向信道传输延时，基站端信道情况信息是手机端的延时版别。以上三点对空间复用和空间多址技能的完结作用影响很大，尽管规划过程中对反应码本挑选和完结算法进步行了很多研讨，终究的实践作用还需求很多的验证作业。
关于TDDLTE系统，从理论上说，基站端在必定程度上能够运用信道的互易性，从上行信道取得部分下行信道信息，可是信道互易功用带来的好处在实践中的作用仍然不明朗，或者说关于TDDLTE系统，依据信道互易性的波束赋型技能能否取得预期的作用仍有待实践验证。
2.2、运用存在巨大不确定性
因为引进了空间和频率维度，LTE系统看似引进更多形式以匹配杂乱的无线环境，但实践上也加大了对无线环境杂乱性的习惯难度。与3G系统比较，LTE系统是宽带系统，在频率域的接纳算法上遇到了更大的应战，传统的最大信噪比兼并（MRC）等窄带接纳机算法不能满足要求，需求愈加杂乱的接纳算法。
关于空间维度，LTE系统每个频段上的信道特性不同，在每个频带上要别离进行天线形式的操控时，要考虑信道质量好坏，也要考虑信道的相关性，还要归纳终端移动速度和信道改动等各项要素。有时为了减轻反向传输压力，LTE系统还要选用宽带操控信号传输，使得MIMO作用也有所扣头。因而有很多人以为，在实践运用中，闭环的空间复用技能相关于开环的发送方法增益不大。
关于空间多址而言，理论上能够运用用户间信道的不相关性构成更好的多流传输，然后进一步大幅进步系统容量。可是，受反向信道约束，每个用户反应的是部分信道信息。规范并没有对多用户的MIMO调度算法自身作出规则，假如反应不准确，MAC层匹配欠好，会发生比较大的用户数据流与数据流间搅扰，反而使功用大幅下降。由此能够看出，对相对杂乱的无线环境，LTE系统想做到很好的匹配还有非常多的作业要做。
2.3、MIMO形式切换问题
LTE系统中有7种天线形式，形式之间及每个形式内部都有发送方法的切换问题。面临这么多种形式，规范并没有规则每种形式的运用场景与切换方法，形式间与形式内的切换由上层信令决议，这也意味着MAC层的操控将直接对系统功用起决议性影响。关于基站而言，因为多天线产品的多样化，如垂直极化天线、交叉极化天线等的运用，使得信道愈加杂乱，每种天线形状对应的天线形式更是不尽相同。换句话说，这给厂家留下巨大的灵敏度。关于基站，天线发送形式要依据信道改动而变，关于FDDLTE系统，基站端信道信息的取得首要经过手机端反应取得，手机怎么反应如此丰厚的信道信息始终是个疑问。假如系统不能很好地处理这个问题，LTE的功用发挥将遭到很大影响。关于TDDLTE系统，波束赋型技能的实践作用还有待验证。可是在整个工业的初期阶段，因为MIMO灵敏性大带来的不确定要素过多，给各厂家的开发也带来了不小的困难。工业的老练很大程度上需求靠很多的试验不断地给系统的优化供给依据和方向。下面将介绍一些针对MIMO的测验技能。
3、MIMO技能测验
对整个LTE系统的测验一般分为室内测验与室外测验两部分。室内测验阶段首要重视基站和手机一些根本功用的完结和系统静态功用，如最大传输速率、式微信道下链路功用、多天线和频域调度技能完结、随机接入功用等。室内测验是对设备的根本处理才能的查验，也是对进行外场测验的预备。室外测验阶段将验证在外场实践的杂乱无线环境下LTE系统的功用。
3.1、室内测验
室内测验需求基站厂家预备测验基站（eNB）、测验终端（UE）、测验用外表等试验设备和环境。测验外表首要有频谱剖析仪和信道模仿仪。频谱剖析仪一般用作辅佐测验外表，能够用来监测信号发送频段、调制方法等信息，非常快捷。信道模仿仪用来模仿实践的信道环境，因为是测验MIMO功用，因而信道模仿仪需求支撑多通道以模仿多天线传输。此外，测验中还需测验用的相关检测软件，如吞吐量检测软件。
MIMO的测验分为下行与上行，上行首要是单发多收（SIMO）。图2与图3别离给出MIMO下行与上行的测验图。下行的MIMO增益首要表现在不同的信道条件下不同MIMO计划的系统吞吐量。关于MIMO技能的测验，需求信道模仿仪制作不同的信道式微条件。这些条件包含：
·不同的信道类型。信道类型一般包含加性白高斯噪声（AWGN）、步速3km/h低速信道、车速30km/h和车速120km/h等。
·不同的信道相关性。信道相关性分为高相关性、中相关性与低相关性。
·不同的信道信噪比（SNR）。
室内测验尽管能够对MIMO功用进行类似于仿真似的开始验证，可是远不能模仿杂乱室外环境的影响。从图2能够看出，UE到eNB的衔接选用直连方法。选用直连的原因在于重视下行功用，看信道的改动对下行容量的影响。可是在实践的运用中，反向的UE到eNB的信道条件与前向比较愈加恶劣。这既受UE的发射功率影响，也受上行链路比如上行资源分配的影响。此外，信道模仿仪尽管能够部分模仿信道相关性和时变性，可是只能包括有限的运用场景，乃至只能代表部分理论成果，与实践场景相差仍然较远。
在室内测验阶段还有两个难点：一个是波束赋型的测验，另一个是空间多址的测验。现阶段的信道模仿外表多为2入2出，关于波束赋型的测验需求信道模仿仪至少模仿4×2出乃至8×2出的信道，这对测验仪器自身也是一个巨大应战。并且关于TDDLTE，因为要运用信道的互易性得到波束赋型所需的部分信道信息，这意味着上行也要衔接信道模仿仪，可是即便上行信道也引进信道模仿仪，怎么模仿信道互易性是另一个需求处理的问题。关于空间多址的测验需求基站一起衔接多部终端，假如每部终端都需求衔接不同的信道模仿仪，对测验设备数量的要求将大大进步，在LTE工业初期，这也是很难做到的。
3.2、室外测验
室外关于LTE 中MIMO 技能的测验仍然是一个技能难点。首要有以下原因：
榜首，外场无线环境杂乱，不可控性强。室外测验中的信道受实践各要素影响，改动方法和组合多种多样，难以经过人为方法改动。如在实践路途中，车速一项要素就受测验地点场所所限，所谓的匀速行进根本不存在，而是依据不同的路况实践决议。
第二，与室内阶段比较，室外阶段的信道可操控程度相差很远。咱们能够经过操控与基站间隔和遮挡来大略操控信道的信号与搅扰和噪声比（SINR），可是不或许准确掌控信道间的相关性。在信道相关性这一点上，咱们能够说是力不从心，因为一旦接纳天线的间隔给定，信道的相关性改动调理简直是不或许的。这一点关于MIMO测验能够说是适当晦气。因为信道相关性的不可控，假如进行固定天线形式的测验，并若以信道吞吐量等要害目标对系统功用进行测验，信道相关性对MIMO功用的影响将很难点评。
第三，对MIMO 功用怎么衡量。室外测验中，测验成果受多项要素影响。假如仅以吞吐量等简略功用目标作为衡量规范，难以对MIMO 技能做全面点评。咱们怎么树立一套对MIMO 技能全面的实践点评系统仍值得讨论。
第四，测验终端约束。关于整个工业而言，终端的约束简直随同了整个无线通讯工业的开展，终端的开展往往滞后于基站的开展。终端开展的落后使得基站老练也遭到很大影响。关于MIMO 技能的完结而言，终端功用受限，将对MIMO 技能的运用发生巨大影响，如空间复用形式中，假如SINR 不到达必定程度，多流的运用将难以完结。
