LTE通信系列 | 空间分集与空间复用

LTE，全称Long Term Evolution，是3GPP主导的无线通信规范的演进，在多年的发展中，基站（eNodeB）与用户设备（UE）之前的关系也越发复杂，本系列的开展目的在于介绍LTE中所涉及的一些基本内容。

UE（User Equipment）与基站（eNB）之间通过空口进行数据传输，以eNB为出发点，数据从eNB到达UE的传输过程称为Downlink（从基站到用户设备），反之，数据从UE到达eNB的过程称为Uplink（从用户设备到基站）。

先从UE & eNB间的传输方式谈起，基站与用户之间的传输方式有传输分集（也称为空间分集）、空间复用等方式。

传输分集的目的主要用于提高数据传输的可靠性，相同的数据在多根发射天线上用于放，称为发射分集，发射分集可以提高SINR，但是并不能提高吞吐量，采用多个天线发个或接收一个数据流，可有效避免单个信道衰落对整个链路的影响：

如下图所示，空间分集就是在1ms的subframe内有一个CW码字，通过天线将其分成两个不同的路径发射到UE，这样一条路径衰落之后通过另一条路径也可以接收到。

空间复用：利用两个较大的天线阵元或赋形波束之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以实现链路容量的提高，其结构示意图：

上图介绍中涉及到了码字与层的概念，在此一并引出介绍。

码字（codeword）：传输块TB经过信道编码、交织之后变成码字，所以一个码字也就回一个数据流。

层（layer）：在空间分集操作中，一个码字最后需要两路通道发射出去，故构造了层的概念，原始数据以及raw data的另一个版本分别放入到层中去，最终传输到天线发射到UE：

需要注意的是，码字经过层映射之后映射到layer1/2/3/4，不同层的代表的数据可能相同（空间分集），也可能不同（空间复用）。

层的数据经过预编码后映射到天线端口（antenna port），同样需要注意的是，天线端口是逻辑通道，目前LTE中仅使用1、2、4个数据收发端口，一个收发端口可以对应一个天线振子，也可以对应多个乃至几十个。