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GTI大规模天线白皮书 V0.1 (2017/2)

时间:08-08 来源:5G通信技术 点击:
空间复用特性
· 多用户调度(MU-MIMO)
· 上下行方向上的大量高增益天线阵列

2.2 TDD在mMIMO实施中的优势

在mMIMO中采用TDD技术有助于在频谱效率、网络性能和容量方面提供较大的优势,同时便于从4G演进到5G网络。

由于上下行信道间的互易性,TDD基站能够得到完整的非量化的下行信道状态信息,从而能够采用更加灵活和准确的波束赋形技术提升小区覆盖和吞吐量。基于更加准确的非量化的信道状态信息,TDD系统中的多用户调度更加灵活和准确,因此增加了系统容量。反之,FDD基站仅能够通过UE反馈的码本得到量化的信道状态信息,从而制约了波束赋形和调度的灵活性。

TDD系统中的信道互易性如此之强,因此能够天然地适用于64个以上天线的波束赋形。部署TDD mMIMO的另外一个好处就是现有的商用3GPP R8/R9 UE无需升级即可使用。

3. 典型场景下mMIMO的测试结果

mMIMO与现有的协议和终端相兼容,可以通过系统侧软硬件升级来部署。该技术大力提升了网络覆盖、频谱效率、平均小区边缘用户吞吐量以及商用用户体验。mMIMO已经在商用网络中进行了测试,在一些典型场景中获得了显著的性能。在大容量热点场景下,mMIMO采用空间复用来为更多用户提供服务,从而增强了网络容量。在3D覆盖场景下,mMIMO技术提供了灵活的波束赋形容量,可以更好地为高层建筑中的用户提供服务。

3.1 典型应用场景

3.1.1 热点场景

当前,数据业务量的特点就是在20%的热点区域内产生超过70%以上的流量,如市区CBD、商业中心、交通枢纽、居民区、大学校园等,都具有同样的特点,即人流集中、话务负荷高、容量不足等。mMIMO可以提供较高的空间复用增益和较强的波束赋形能力,从而满足这些区域内的容量需求。

3.1.2  3D覆盖场景

高层建筑内,网络覆盖通常较差,且覆盖增强面临多项挑战,比如:

· 需要采用多个天线提供高层覆盖,但是站点难以获取。
· 信号穿透墙壁后会变得很弱。
· 上行信号传输增加了建筑物中的小区间干扰。

高层建筑中的话务通常比较集中(intensive),为了满足话务需求,mMIMO具有以下独有的特性:

· 垂直面采用大量天线阵列,显著增强了高层覆盖。
· 采用波束赋形增益弥补了穿透损耗。
· 灵活地按需进行波束宽度和方向的调整,降低小区间干扰,增强3D覆盖和容量。

3.2 峰值吞吐量测试

在北京的典型室外场景下测试峰值速率,多个UE进行满buffer下载,图中采用黄星表示。mMIMO基站采用64收发信机(TRX)天线,而当前商用基站仅采用了8TRX。

mMIMO下,基站下行峰值吞吐量为660Mbps,是8TRX天线的6倍(600%)。

3.3 商用网络中的性能

目前,mMIMO已经在商用网络中进行了部署,在只有商用终端条件下,mMIMO性能KPI如何变化是本章分析的内容。

3.3.1 热点场景

北京某个校园环境下,mMIMO显著提升了系统容量。KPI监测显示,商用终端non-full buffer话务条件下,相对于8TRX,64TRX的上下行频谱效率分别提升255%和305%。

3.3.2  3D覆盖场景

北京某站下,mMIMO显著提升了高层居住区的覆盖性能。相比8TRX,64TRX减少了垂直面的覆盖空洞。

4. mMIMO如何从4.5G演进到5G

4.1 mMIMO到5G的演进之路(Roadmap)

在4G到5G的演进过程中,LTE TDD mMIMO希望在商用部署和发展方面得到更大应用。下面为mMIMO从4G演进到未来5G系统的路标。

4.2  目前阶段mMIMO商用产品概览

4.2.1 华为mMIMO产品

4.2.2 中兴mMIMO产品

4.3 mMIMO进一步增强以支持3GPP Rel 13/Rel 14终端以及5G

4.3.1 基站演进

4.3.1.1 增强综合容量并降低大规模部署的成本

mMIMO是当前移动通信系统中最具破坏性(disruptive)的技术演进,它利用多天线技术显著提升频谱效率、满足网络大容量的需求。在主要移动运营商的带领下,业界持续努力,将mMIMO从实验室样机变成了商用产品,并成为获取网络容量快速增长的主要手段。

未来数年,mMIMO大规模商用部署成本需要进一步降低,工程规范需要持续改进,以便mMIMO能够迅速部署,并在低功耗条件下工作。

从4G到5G演进过程中,业界需要考虑如何共享4G和5G的设备硬件、频谱、功率以及其他资源,以便mMIMO顺利演进到5G。

4.3.1.2 到5G的顺利演进

5G规范尚未终结,当前,空口候选方案包括:

· 波形技术:基于OFDM,可能存在新波形如f-OFDM等。
· 帧结构:多种参数集,1ms或者更短的TTI,自包含子帧,动态TDD,灵活全双工
· 多址接入技术:正交复用多址,非正交复用多址
· 调制技术:高阶调制,如下行1024QAM,上行256QAM
· 编码技术:LDPC码和Polar码

从系统级来看,这些候

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