理论教育 利用发射分集传输技巧的第二招

利用发射分集传输技巧的第二招

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:LTE发射分集主要采用了以Alamouti方案为基础的发送方式,用于2天线或4天线情形。对于2天线情形,就是最普通的Alamouti的发射分集方案。LTE里控制信道PCFICH、PHICH、PDCCH和广播信道PBCH总是采用发射分集的方式发送,而PDSCH根据情况,基站确定是否采用发射分集方式发送。前面提到了广播信道是采用发射分集方案传输的,这里我们稍微详细讲解一下。如果系统确实是按4天线发送广播数据,一般来说解调会出错误,即CRC校验通不过。

利用发射分集传输技巧的第二招

LTE发射分集主要采用了以Alamouti方案为基础的发送方式,用于2天线或4天线情形。

对于2天线情形,就是最普通的Alamouti的发射分集方案。回顾Alamouti发射分集方案,第一次天线0上发送x,天线1上发送y;第二次天线0上发送y*,天线1上发送-x*。这里的次数可以以多种形式实现。对于一个子帧来说,拿两个RE都可以用来实现“两次”传输,只要求这两个RE各天线到接收端的信道衰落系数近似相等。在两个RE的其中一个RE上对应的天线0来说发送x,天线1发-y*;在另一个RE上对应的天线0来说发送y,天线1发送x*,只要把“哪两个RE是一对”这个规则定义清楚就好了。

要两个RE的信道近似相等,一般来说就是两个RE的距离隔得不是太远,最自然的就是同一个OFDM上的相邻两个RE,或者同一个子载波上时间相邻的两个RE。但是,LTE里由于参考信号等关系,可能使得同一个子帧同一个子载波上可用的RE是奇数,就会剩下一个RE没法配对,比较麻烦,并且下行还可能是分布式资源分配,即在两个时隙间有跳频,这样一来即使可用RE总数为偶数,但每个时隙有个单RE,还是不方便配对。而从每个PRB里一个OFDM上可用的RE来看,任何情况都不会出现这些问题,每个OFDM符号上都有偶数个RE可用于数据传输,所以LTE在应用Alamouti方案时,同一个OFDM上相邻两个RE作为一对处理。这种Alamouti的具体应用形式,通常也称为空频块编码(Spatial-Frequency Block Coding,SFBC)。

上面讲的是2天线的情况,4天线情况与此类似。因为Alamouti方案只是针对2天线来设计的,4天线时每次实际使用的也是其中2根天线,即先把4根天线分成两组,天线口0和天线口1一组,天线口2和天线口3一组,并且相邻两对RE使用的天线组不一样,这个方案也称为SFBC+FSTD。

举个例子来说明,假设同一个OFDM符号上连续的RE1、RE2、RE3和RE4,其中RE1和RE2作为一对利用天线口0和天线口1采用Alamouti方式发送x1x2,相当于天线口2和天线口3对应的位置发送的数据为0;RE3和RE4作为一对采用天线口2和天线口3采用Alamouti方式发送x3x4,同样此时这两个RE在天线口0和天线口1对应的位置发送的数据是0。

LTE里控制信道PCFICH、PHICH、PDCCH和广播信道PBCH总是采用发射分集的方式发送,而PDSCH根据情况,基站确定是否采用发射分集方式发送。特别地,我们讲讲广播信道的设计。

前面提到了广播信道是采用发射分集方案传输的,这里我们稍微详细讲解一下。如果系统里的天线配置是一根天线,广播信道按单天线模式发送;如果是两根或四根天线,那么分别按两天线发射分集和四天线发射分集模式发送。但问题是,UE初次接收广播信道时,仅仅下行同步而已,还没有任何渠道获知当前系统到底是一天线、两天线,还是四天线配置。怎么解决呢?办法就是盲检测了,即一个一个试,如果某个假设下检测出来的数据能通过CRC校验,则证明这个假设是对的,系统就是按这个假设配置的。但是,我们会发现广播信道设计里还设计了在广播信息比特的CRC上加上不同天线配置的扰码来区分天线个数。既然盲检测能搞定的事情,这个设计是多此一举吗?仔细分析一下,这还真不是多此一举。

在讨论之前,还有一个设计需要提到,不论系统实际的天线配置是多少,广播信道所在时频资源区域(系统带宽中心6个PRB),总是把4个天线口的CRS对应的RE排除用于承载广播数据。而这些RE上具体发送了几个天线口的CRS还是以实际系统天线配置为准,没有对应CRS的RE就空着或者认为发送的是数据0。这个处理只是为了统一设计,比如可以使得承载广播数据的RE位置一致,从而数据量保持一致,即信道编码码率一致,不用在假设不同天线时,还要考虑码率的变化等。

下面分析各种天线配置下的广播信道解调方式。

●单天线情形。如果假设是单天线配置,UE假设天线口0上的CRS是存在的,用其估计出信道衰落系数。然后取出广播数据,每个RE单独解调,然后译码和CRC校验。 (www.daowen.com)

●两天线情形。如果假设是两天线配置,UE假设天线口0和天线口1上的CRS是存在的,用其估计出两个天线口的信道衰落系数。然后取出广播数据,同一个OFDM符号上每相邻两个RE一起用估计得到的信道衰落系数按照Alamouti方案解调,然后译码和CRC校验。

●四天线情形。如果假设是四天线配置,UE假设天线口0、天线口1、天线口2和天线口3

上的CRS是存在的,用其估计出四个天线口的信道衰落系数。然后取出广播数据,同一个OFDM符号上每相邻两个RE分别交替采用天线口0/1和天线口2/3估计得到的信道衰落系数一起按照Alamouti方案解调,然后译码和CRC校验。

仔细观察,我们会发现两天线配置和4天线配置的广播数据解调方式唯一的区别是用到的信道衰落系数表面上是不同的,其他过程全部是相同的。如果在4天线配置中,把本来该用天线口2和天线口3信道衰落系数的地方用天线口1和天线口2的信道衰落系数替换会怎么样?如果系统确实是按4天线发送广播数据,一般来说解调会出错误,即CRC校验通不过。但是,如果不巧,天线口2和天线口3的信道衰落系数与天线口0和天线口1的信道衰落系数分别相等呢?此时是否替换,实质都是一样的,即两种解调方法的效果是一样的。也就是说,在这种特殊情况下,系统是4天线配置,而UE先按2天线解调,也能正确解调广播数据,从而会对系统的天线配置情况判断错误。

而如果对各天线的CRC加了不同的扰码,虽然在去掉扰码之前,2天线和4天线得到的比特是一样的,但用不同的扰码去扰以后,得到的比特序列就不一样了,只能有一个能通过CRC校验,这样这一特殊情况就解决了。所以,CRC上的扰码不是多此一举。

思考一下

最后,请大家思考,如果UE在盲检测广播信道时,是按天线配置从大到小的顺序来尝试解调,会不会有同样的问题呢?如果有同样的问题,问题的严重程度或者说发生概率是一样的吗?

其他信道,如PCFICH、PDCCH等的解调,因为解完广播信道后已经知道系统的天线配置,因此所采用的发射分集方式是确定的,直接相应解调即可,不用广播信道这么复杂。

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