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2018年通信领域又一里程碑技术:TM9

http://www.c114.com.cn ( 2018/2/13 15:20 )

Massive MIMO,通信领域的新宠,直面流量高地挑战

随着互联应用的迭代出新、智能手机的平价化、以及各国运营商提速降费惠民策略落地,全球通信产业迅猛发展,就LTE而言,截止到2017年,全球共有651张LTE网络,219张LTE-Advanced /LTE-Advanced Pro(4.5G)网络。同时根据思科第11次年度VNI全球移动数据流量预测,未来五年内促使移动数据流量增长七倍。

站点和频谱直接决定了网络容量和覆盖情况,但频谱和站点资源毕竟是有限的,十分宝贵。MIMO(多入多出)技术可以在不增加站点和频谱的条件下,成倍增加容量,从而成为运营商持续关注的核心技术。截止目前,全球已经规模部署100多张4T4R网络。

Massive MIMO作为MIMO技术的最高端利器,在2017年全年更是得到了业界极大的关注。中国联通在2017年1月宣布完成了FDD 制式Massive MIMO的首个外场测试,紧接着,泰国、西班牙、土耳其、荷兰、印尼、菲律宾、俄罗斯等十多个国家的领先运营商都纷纷宣布其完成Massive MIMO的外场测试。经过外场验证,相较于传统2T2R LTE网络,Massive MIMO可以获得3-5倍的容量增益,极大缓解了热点区域的拥塞,尤其适用于CBD、商场、学校等场景。同时,Massive MIMO也是5G的核心技术之一,多个领先运营商已经将FDD LTE Massive MIMO在2018年列入其商用计划,构筑极致用户体验。可以预见, Massive MIMO的商用将成为2018年运营商的弄潮儿,风风火火行走全球各地。

FDD 高阶MIMO的最佳搭档,TM9助力MIMO技术发挥最大价值

FDD Massive MIMO的规模商用,需依仗TM9产业的成熟。从技术原理带来的网络增益来看,这种相辅相成的依赖关系,主要有三方面原因组成:

原因一:TM9提供用户级的Beamforming,实现MU-MIMO,提升网络容量

TM9是在3GPP Rel-10中定义的一种传播模式,相较以往,它增加了新的参考信号CSI-RS,负责用户级的信道测量/反馈。不同的用户可以有不同的CSI-RS配置,结合用户级导频DMRS,可以一起形成针对用户的波束,达到波随人动的效果。同时,基站的波束可以从以往一个较胖的小区级波束变为多个较窄的用户级波束,不相干的波束可以组成配对,实现MU-MIMO(多用户MIMO),从而复用频谱资源,提升网络容量。

原因二:只有引入TM9才能突破导频对天线端口的约束,实现多天线技术的持续演进

在3GPP Rel-10之前,LTE空口只用一种小区级导频CRS,同时处理信道测量/反馈以及数据解调。多天线技术传播的传播中,每个天线信号的传播途径都不同,为了对每路天线传播信道进行准确测量,需要为每一个天线端口分配一组CRS资源。随着天线端口数的增多,导频对空口资源的开销就越来越大,2端口时,导频资源开销占9.5%,4端口时,导频的资源开销占14.3%,天线发展到8端口及以上时,导频开销已经无法支撑多天线技术所带来的增益,从而,CRS最大只支持到4端口。TM9将信道测量/反馈和数据解调的导频分开,改为2个新的参考信号CSI-RS和DMRS,CSI-RS负责信道测量/反馈,DMRS负责数据解调。导频分开的好处是CSI-RS可以用较少的空口开销满足信道测量/反馈的要求,而DMRS只需要伴随数据随路发送,按需分配。因此TM9的引入能突破导频对天线端口数的约束,达到8端口以上,并持续向更多端口数演进。

原因三:引入TM9可大幅发挥下行协同技术,边缘用户下行体验可以提升20%-40%

通常小区边缘用户体验较差,其中很重要的一个原因为邻区干扰造成。通过下行CoMP(Coordinated Multi-Point) 协作多点传输技术即可以大幅改善边缘用户的体验。CoMP包括联合发送和干扰协同两种,联合发送是指相邻小区之间都向边缘用户发送数据,获得功率增益和阵列增益;干扰协同是指通过调整同频相邻小区间用户的波束调度,规避对边缘用户的干扰,提升边缘用户体验。

#相邻小区下行协同示意图#

由于TM9的测量导频CSI-RS可以是用户级配置,从而能更精准的对相邻小区发送的数据流进行测量,并协调调度。根据实验室结果来看,基于TM9的下行 CoMP技术可使边缘速率提升20%-40%。

基于上述理由,我们可以发现,其实TM9不仅仅只是适用于Massive MIMO,它是整个多天线技术的最佳搭档。在2T2R以及4T4R网络条件下,引入TM9,可以提升边缘用户的增益;在Massive MIMO网络中,TM9可以大幅发挥Beamforming和MU- MIMO的能力,网络侧配置32端口Massive MIMO时,若基于Rel-14的四天线手机,网络容量最高可达2T2R的6.5倍。可以说TM9将多天线的用户体验提升到新的层次,TM9也真正充分发挥了多天线技术的价值。

TM9用户级通道提供专属体验,规模商用蓄势以待

TM9的3GPP标准于2011年推出,高通、海思等主流芯片厂商其实已经于2014年开始陆续推出了支持TM9的芯片,从终端来看,只需要使用了能够支持TM9的芯片硬件就具备了开通的功能,也即是说,终端厂家推送软件给用户,用户一键升级支持TM9。市面上已经有20多款手机硬件支持TM9。也就是说,只待TM9商用网络开启后,手机通过软件升级,用户一键即可享受专属通道的体验。

再看网络,诸如中国移动、美国Verizon、韩国SKT等十余家领先运营商已经开始进行专门针对TM9的测试。可以预计,2018年是多天线技术的不断演进的一年,更是TM9规模商用的一年。

   来源:C114中国通信网

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