如何使用MIMO和专用参考信号提高信号质量？

正如第5章所描述的，在下行链路中，LTE支持多种不同的MIMO模式，包含具有NodeB相关UE反馈信息的两种闭环方案。它与来自于eNodeB的已修正下行链路参数信息一起，大大增加了用于处理下行链路闭环MIMO问题的信令数。在TDD模式中，先前提到的信道互易可以用来模拟具有较小信令开销的闭环MI-MO。假定上行链路和下行链路的信道相同，我们可以通过使用UE传输的SRS，来对上行链路信道进行估计，然后将信道估计值用于选择最佳DL预编码矩阵。使用这种方法，可以减少UE反馈信息，甚至可以不使用UE反馈信息。

更进一步，通过使用与UE有关的参考信号（UE Specific Reference Signal，URS）来转换消息，我们还可以对DL分配消息中的预编码矩阵表示式进行估计。同时，使用URS，可以将物理发射天线从UE检测复杂性和由每副发射天线的蜂窝相关参考信号导致的系统开销中解耦出来。LTE Release 8对URS进行了详细规定，它既可以用于FDD模式，也可以用于TDD模式。尤其是在TDD模式中，由于信道互易是可用的，因而这种传输模式更为可取。

URS是在天线端口5上进行传输的，它们使用与蜂窝相关参考信号相同的过程来生成。唯一的区别在于UE无线网络临时标识（Radio Network Temporary Iden-tity，RNTI）会对用于产生伪随机码的伪随机码发生器种子产生影响。采用标准循环前缀和扩展循环前缀的URS模式分别如图12-16a和图12-16b所示。对于URS来说，在每个1ms子帧中，每个PRB包含12个资源要素，这样额外开销相当大。在标准循环前缀中，天线端口0和天线端口1上蜂窝相关参考信号以及3个符号天线的控制信道区域都支持URS，这会将数据传输所需的资源数目降低10%。另一方面，它可以为蜂窝边缘或高速UE提供一种健壮性强的系统性能。

图12-16 采用标准循环前缀和扩展循环前缀的URS模式(www.xing528.com)

使用URS的一大优势是预编码不需要进行量化。当数据和参考信号使用同一预编码矩阵时，组合信道可以根据UE相关参考信号直接进行估计，并用于解调信号。

由于URS的开销相当大，当NodeB部署4副以上的天线时，主要采用这种模式。Release 8规范不支持4个以上不同通用天线信号端口，因而在这种情况下，实现UE相关预编码（波束形成）的唯一方法是使用URS。

当使用URS时，一个与销售商有关、可采用不同eNodeB方案实现的问题是如何部署天线，如何确定预编码方案。这里我们将讨论两种不同的应用场景。在天线安装在屋顶的典型宏蜂窝应用场景中，信道的角度扩展比较低，最优解决方案是使用窄间距天线，采用传统的角度波束形成技术来生成窄波束，该波束将功率引导到UE处，同时降低对其他UE的干扰。在这种应用场景中，系统仅依靠UL传输信息来估计到达方向（Direction of Arrival，DOA），它可以在无信道互易的情况下实现。同时，标准还考虑到同一扇区内其他用户对时间和频率资源的复用问题。为了维持系统性能，需要保证角距足够大。

在基站周围存在诸多散射体的应用场景中，角度扩展比较大，角度波束形成技术可能无法充分发挥作用。另一种解决方案是根据复信道矩阵的8扇区向量来确定预编码方案，而8扇区向量又是由UL探测参考信号确定的。当角度扩展增大时，信道矩阵的秩大于1，UE能够从双数据流传输中间接受益。虽然Re-lease8标准不支持双数据流传输，但它是未来标准版本可能的备选方案。更多关于MIMO、波束形成和信道建模的详细信息，读者可查阅参考文献[4]。