3GPP LTE的预编码和空间多路复用MIMO技术

　　由码簿索引 1 定义的第二个预编码矩阵提供两个输入层相加和相减的线性组合。码簿 1 的加权矩阵为：

　　该码簿选择功能允许每个信号层的一部分通过每个天线进行发射，并根据信道条件，在试图改进和均衡每个 MIMO 接收机的 SINR 时，提供一定的灵活性。

　　LTE 标准针对预编码空间多路复用传输为两个发射天线配置提供了4个码簿矩阵，为4个发射天线系统提供了16个码簿矩阵。要想恰当地选择最佳的预编码矩阵，就必须要了解发射机当前的信道条件。信道条件由创建闭环系统的MIMO接收机的反馈提供。对于LTE预编码的下行链路传输，移动终端或用户设备(UE)将测量信道特征，并确定预编码矩阵索引(PMI)、信道质量指示符(CQI)和/或排名索引(RI)。该信息将发送到基站(eNB)，由基站来修改预编码码簿选择，从而提高整体系统性能。由于信道条件可能随着时间的变化而快速改变，因此系统在关闭反馈环路时避免过分延迟是非常重要的。减少信令开销和相关反馈延迟可通过限制码簿选择数量来实现。不幸的是，减少码簿数量也会限制可调整的预编码数量，进而降低预编码的效力。

　　LTE 系统设计要求对系统性能、预编码选件和反馈限制的平衡非常精通。一个灵活的测量系统能够以独特的视角，在各种仿真信道条件(包括噪声、干扰和天线/信道相关)下对预编码进行深入分析。

　　预编码测量实例

　　在各种信道条件下检测预编码和 MIMO 的工作性能时，需要有各种必要的测量工具。图 2 显示了典型的2×2 MIMO测量设置，它由无线信道仿真器、信号源和信号分析仪组成。信道仿真器用于创建真实的多信道、多路径环境(包括天线和空间相关的影响)。某些商用仿真器具有内置基带发生器，通过在软件工具中开发的标准模型或定制模型，可生成复杂的波形。信道仿真器输出复杂的基带波形，代表预编码MIMO信号已被多路径、噪声和/或干扰所修改。之后，这些基带波形将使用许多射频矢量信号发生器提供的模拟同相(I)和正交相位(Q)输入，调制到射频载波上。基带数据也可通过信号发生器的数字I和Q输入调制到射频载波上。这是首选方案，因为这种方案可提供最佳性能，并且能够执行系统的自动功率校准。在图2所示的测量系统中，两个射频信号发生器就是双信道MIMO接收机的输入。请注意，使用多个信号发生器仿真MIMO系统时，虽然不要求对设备进行锁相，但在测试过程中，各个发生器之间需要有一个稳定的相位关系，这是十分重要的。“锁相”通常被称为“相位相干性”，它表示在特定载波频率上工作的两个或多个信号发生器的射频输出间的固定相位关系。由于每个数据层的信号在进行传输之前都要根据已知的信道条件添加一个矢量，因此正确的相位关系对预编码操作十分重要。如果用来仿真多个发射机的信号发生器有一个未知和/或随时间变化的相位关系，接收到的信号就可能出现不希望的相位偏置，从而导致一个或多个恢复数据流的性能降低。在使用两个现代射频信号源的测试系统中，两台发生器将通过共享一台发生器的未调制的本地振荡器(LO)来保持相位相干性(参见图 2)。在某些具有多个射频信号发生器(例如4×4和2×4配置)的测试系统中，推荐使用单独的射频信号发生器作为主本地振荡器，以便为信号发生器的本地振荡器输入提供足够的驱动电平。