多用户MIMO标准化进展.doc

LTE-Advanced中的多用户MIMO
的标准化进展
焦慧颖
工业和信息化部电信研究院
【摘要】下行增强MIMO是LTE-Advanced的关键技术之一,文章讨论了LTE R8和R9的多用户MIMO的传输模式,并且就LTE-Advanced中的多用户MIMO的主要问题进行了讨论,比较了各种可能的导频设计,下行控制信令、反馈及增强的码本设计方法,探讨了多用户MIMO适用的场景以及每个用户支持多于两个layer的可能性,并介绍了标准化进展情况。
【关键词】多用户MIMO LTE-Advanced 上行反馈
增强码本
增强的下行MIMO是LTE-Advanced的关键技术之一,相对LTE R8,除了将天线扩展外,还引入了很多优化的机制,如增强的多用户MIMO(MU-MIMO)。LTE R8支持每用户单流的两个用户配对的多用户MIMO,码本并不是针对多用户MIMO的最优设计,在全频带反馈预编码矩阵指示(PMI),下行控制信令设计不足,这些问题影响了多用户MIMO的性能,因此LTE-Advanced考虑增强的多用户MIMO。
本文首先介绍了LTE R8和LTE R9中的多用户MIMO的基本情况,然后具体分析了在LTE-Advanced中引入增强多用户MIMO需要进一步考虑的细节问题,最后介绍了标准化进展情况。
1、LTE R8中的多用户MIMO
LTE R8中的多用户MIMO,通过传输模式5半静态的配置用户处于多用户MIMO状态,并且每个用户只有一个layer,下行控制信令format 1D和多用户MIMO的传输模式相关。总体来说,LTE R8中的多用户MIMO具有以下特点:
仅限于基于码本的预编码方式,采用的是单用户MIMO(SU-MIMO)优化的码本,4发射天线配置的粒度是4比特。解调是基于公用参考信号,编码信息是基站的下行信令指示的。由于没有与其共同调度UE相关的下行信令,限制了基于UE的干扰抑制/消除的有效性和灵活性。
反馈上报支持的模式有非周期mode 3-1上报和周期mode 1-1和mode 2-1上报,只支持宽带PMI预编码上报,这种反馈机制在相关性强的天线配置情况,也就是频率选择性弱的场景下更有用。并且只支持rank1上报。
尽管R8标准中没有明确的限制在一个资源块上调度多于两个用户,因为单个的功率偏置比特,实际中最多只能同时调度两个用户。另外,每个UE限制接收一个layer。
2、LTE R9中的多用户MIMO
LTE R9中引入双流波束赋形,基于解调导频(DM RS)端口的设计,定义两个新的天线端口port7和port8,定义新的传输模式8和下行控制信令format 2B。
LTE R9传输模式8支持“有PMI/RI”和“没有PMI/RI”的反馈模式,在无反馈的情况下,采用发射分集(SFBC)的传输方式,有反馈的时候采用闭环空间复用的传输方式。
通过format 2B指示DM RS端口和DM RS的扰码初始化ID。
R8中是高层半静态配置不同的传输模式支持单用户和多用户MIMO,而R9是没有显式的信令来指示是否存在共同调度的用户的,也就是说对用户来说,不知道自己是否处于多用户MIMO状态。
LTE R9中双流波束赋形的普通子帧DM RS的设计方案如图1所示,采用码分复用(CDM)的方式复用。
图1LTE R9双流波束赋形中的普通子帧DM RS导频图案
解调导频的序列定义为:
伪随机序列发生器在每个子帧初始化为:
其中是在DCI format 2B中动态配置的,如果没有配置,就假设为0。这样可以用来在一个小区中支持最大四流的发送。
3、LTE-Advanced中的多用户MIMO
在LTE R9双流波束赋形的基础上,LTE-Advanced还可以对多用户MIMO进行增强,这里从多用户MIMO系统中发送和接收端的干扰消除算法的角度,看看需要对哪些方面进行增强。
首先,多用户MIMO中发送端的干扰消除算法有迫零(zero forcing)算法,块对角化(block diagonization)算法等,前提均为需要较为精确的信道状态反馈信息;接收端的干扰消除算法有最小均方差(MMSE)算法和干扰消除(IRC)算法等,均需要知道共同调度UE带来的干扰,这就需要下行控制信令显示或者隐式的指示与之共同调度的UE信息,并且要求正交的DM RS,从而干扰信息可以通过检测另外一个配对用户对应的DM RS来获得。
由以上分析可以看出,多用户MIMO中需要考虑下行信令的设置,参考信号的设计以及上行反馈及反馈精度等问题,以下对这些问题分别进行阐述。
参考信号的设计
目前的LTE-Advanced(R10版本)已经支持UE专用的导频,也就是导频和传输数据一起进行预编码,并且