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3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)推出的LTE(Long Term Evolution,长期演进)技术,由于其在业务承载能力、资源利用方式和网络建设运营成本等方面的优势,越来越受到各主流运营商的青睐。但是,移动互联网业务和多媒体业务的迅猛发展,对无线通信系统的业务承载能力提出了新的需求,为了应对这种日益突显的供需矛盾,TD-LTE系统增强方案备受关注。 本文主要从MIMO(Multiple Input Multiple Output,多输入多输出)技术的角度,针对TDD(Time Division Duplex,时分双工)模式下的LTE系统增强方案展开研究,分析不同多天线模式原理及性能之间的差异,将传输分集、空间复用、波束赋形三类多天线技术根据适用场景的不同,进行合理有效的网络部署。 主要工作和创新点包括以下三个方面: 1、搭建了基于TD-LTE系统的PDSCH(Physical Downlink SharedChannel,物理下行共享信道)链路级仿真平台,实现了IMT-A信道和SCME信道下的多天线模式性能仿真。 2、通过比较采用各个多天线模式时的系统吞吐量,分析了传输分集、空间复用和波束赋形三类技术的适用场景,提出了MIMO模式内和模式间自适应切换算法,仿真得到了相应的切换门限,进一步增强了TD-LTE系统数据传输的可靠性和有效性。 3、考虑了高速场景下,不同天线配置、不同移动速度、不同多天线模式对系统性能的影响,为高速铁路附近TD-LTE网络的部署与增强,提供了现实可行的参考依据。 相关结论包括以下三个方面: 1、对于传输分集模式,其主要原理是利用空间信道弱相关性,在相互独立的信道上传输多个数据副本,用于提高信号传输质量,适用于小区边缘信道情况复杂,干扰较大的场景。同时该模式采用开环方式获得分集增益,适用于用户移动速度为250km/h和350km/h的高速场景。 2、对于空间复用模式,也是利用空间信道的弱相关性,通过开环预编码的方式,在多个相互独立的空间信道上传输不同的数据流,可以有效提高数据传输效率,适用于小区中心高信噪比区域,也适用于用户移动速度为250km/h和350km/h的高速场景。 3、对于波束赋形模式,则是利用空间信道强相关性,通过上行信号反馈和TDD系统上下行互易性,估计下行信道信息,将波束指向目标用户,提高信号传输质量,在改善系统边缘性能的同时对系统吞吐量也有一定的提升,适用于小区边缘用户,也适用于用户移动速度为120km/h及以下的中低速场景。