MIMO特性参数描述

wzq1996

4 MIMO基本功能4.1 原理描述

gNodeB上行多天线接收，采用接收分集技术；下行多天线发射，采用波束赋形技术。

4.1.1 上行接收分集

上行接收分集原理如图4-1所示。

图4-1 上行接收分集原理图

UE发送的信号x经过不同的信道到达gNodeB的M根天线r1~rM，gNodeB对各路接收信号分别乘以权值wi，然后对各天线上的信号进行合并，得到信号y。合并后的信号可以表示为：

y=W(Hx+N)

其中，

• W=(w1…… wM)为各天线的接收权值组成的1xM维的向量
• H=(h1…… hM)T为Mx1空间信道矩阵。hi为信道系数，上标T表示转置运算。信号经历信道后幅度和相位都会发生变化，信号乘以信道系数得到经历信道后的信号。
• N=(n1…… nM)T为各天线接收到的噪声组成的Mx1维的向量
• x：发送信号
  

4.1.2 下行波束赋形

本文中的下行波束赋形是指gNodeB侧发射信号经过加权后，形成带有方向性的窄波束。

加权原理图如图4-2所示，待传输的数据，在不同的天线逻辑端口用不同的权值（w1…… wM）进行加权，实现信号幅度和相位的改变。多天线发射，输出的信号叠加后呈现出一定的方向性，指向UE。天线越多，波束越窄，也可以更灵活的控制波束的方向。

图4-2 加权示意图

图中权值（w1…… wM）需要根据下行信道情况计算得到，用于改变波束宽度和方向。

计算权值有如下两种不同的方法。

• 通过SRS（Sounding Reference Signal）计算权值的过程，如图4-3所示，权值简称为SRS权。
• 通过PMI（Precoding Matrix Indication）计算权值的过程，如图4-4所示，权值简称为PMI权。
  

图4-3 SRS权计算过程

图4-4 PMI权计算过程

gNodeB支撑下行SRS权与PMI权自适应功能，即自适应地选择采用SRS权或PMI权，使权值可以更准确的反映数据信道的质量，保证数据传输的体验，可以提升远点用户的下行吞吐率。本功能通过NRDUCellAlgoSwitch.AdaptiveEdgeExpEnhSwitch的子开关“DL_PMI_SRS_ADAPT_SW”控制，子开关打开时启用本功能；子开关关闭时，对于天选终端，根据NRDUCellPdsch.FixedWeightType的配置来固定选择SRS权或PMI权；对于非天选终端，固定使用PMI权。

天线数为2T2R或4T4R的小区，固定采用PMI权。

4.2 网络分析4.2.1 增益分析

通过显著增加收发天线，获得更高的阵列、分集、波束赋形增益，如图4-5、图4-6、图4-7，提升小区覆盖和小区容量。覆盖还体现为方向更灵活，覆盖范围更大，32T32R、64T64R时可以形成立体覆盖。

图4-5 阵列增益

图4-6 分集增益

图4-7 波束赋形增益

4.2.2 影响分析

无

4.3 运行环境4.3.1 License要求

无

4.3.2 App要求依赖功能

无

互斥功能

无

4.3.3 硬件要求站型要求

• 3900&5900系列基站，其中3900系列基站要求BBU为BBU3910
• DBS3900&DBS5900     LampSite基站，其中DBS3900     LampSite基站要求BBU为BBU3910
  

单板要求

所有支撑NR制式的主控板、基带板均支撑，支撑NR制式的主控板、基带板请参见《BBU5900 硬件描述》或《3900系列BBU 硬件描述》。

射频模块要求

所有支撑NR制式的AAU/RRU/pRRU均支撑：

• 支撑NR制式的AAU请参见《AAU 技术规格》
• 支撑NR制式的RRU请参见《RRU 技术规格》
• 支撑NR制式的pRRU请参见《LampSite pRRU&RRU 技术规格》
  

4.3.4 其他要求

无

4.4 操作维护4.4.1 数据配置4.4.1.1 数据准备

本功能无需激活，配置参数如表4-1所示。

表4-1 配置参数列表

[td]  

参数名称	参数ID	子开关	配置建议
小区发送和接收模式	NRDuCellTrp.TxRxMode	无	按照射频模块的收发天线数配置。
自适应边缘体验提升开关	NRDUCellAlgoSwitch.AdaptiveEdgeExpEnhSwitch	DL_PMI_SRS_ADAPT_SW	打开该子开关。

4.4.1.2 MML配置//配置小区发送和接收模式MOD NRDUCELLTRP: NrDuCellTrpId=0, NrDuCellId=0, TxRxMode=64T64R;//配置下行SRS权与PMI权自适应功能MOD NRDUCELLALGOSWITCH: NrDuCellId=0, AdaptiveEdgeExpEnhSwitch=DL_PMI_SRS_ADAPT_SW-1;4.4.1.3 CME配置

使用CME激活特性的配置操作请参见“基于CME的特性配置”。

4.4.2 开通观测

由于NR默认的小区均为多天线小区，MIMO基本功能在本文中不需要额外的开通观测。下行SRS权和PMI权自适应功能的开通情况通过如下方法观测：

• 登录U2020启动监控任务。
• 在主菜单选择“监控 > 信令跟踪 > 信令跟踪管理”，打开“信令跟踪管理”窗口。
• 在“信令跟踪管理”窗口的左侧树形导航中选择“NR > 小区性能测试 > 下行多用户MIMO监控”，选择对应的基站和小区后观察如下监控项，判断该功能是否开通。
  
  
  
  
  • 下行平均PMI权调度用户数
  • 下行平均SRS权调度用户数
    

表4-2 判断下行SRS权和PMI权自适应功能是否开通

[td]  

如果…	则…
下行SRS权与PMI权自适应功能激活前，采用的是固定SRS权。	下行SRS权与PMI权自适应功能激活后，如果下行平均PMI权调度用户数>0，则表示下行SRS权与PMI权自适应功能已生效。
下行SRS权与PMI权自适应功能激活前，采用的是固定PMI权。	下行SRS权与PMI权自适应功能激活后，如果下行平均SRS权调度用户数>0，则表示下行SRS权与PMI权自适应功能已生效。

4.4.3 网络监控

由于NR默认的小区均为多天线小区，故MIMO基本功能不涉及网络监控。

5 SU-MIMO5.1 原理描述概述

本功能通过多天线技术支撑单用户在PUSCH、PDSCH上空分复用时频资源，使得单用户在上下行可同时支撑多流的数据传输，提升单用户的峰值速率，如图5-1所示。

图5-1 SU-MIMO示意图

上行SU-MIMO

本功能通过参数NRDUCellAlgoSwitch.SuMimoMultipleLayerSw的子开关“UL_SU_MULTI_LAYER_SW”控制，通过参数NRDuCellPusch.MaxMimoLayerCnt可以限制小区支撑的PUSCH空分复用层数。

单用户上行支撑复用的PUSCH数据流的最大层数与收发天线数相关，如表5-1所示。

表5-1 单用户上行最大PUSCH层数

[td]  

gNodeB接收天线数	UE发射天线数	单用户上行最大PUSCH层数
64R	2T	2
32R	2T	2
8R	2T	2
4R	2T	2
2R	2T	2

下行SU-MIMO

本功能通过参数NRDUCellAlgoSwitch.SuMimoMultipleLayerSw的子开关“DL_SU_MULTI_LAYER_SW”控制。通过参数NRDuCellPdsch.MaxMimoLayerNum可以限制小区支撑的PDSCH空分复用流数。

单用户下行支撑复用的PDSCH数据流的最大层数与收发天线数相关，如表5-2所示。

表5-2 单用户下行最大PDSCH层数

[td]  

gNodeB发射天线数	UE接收天线数	单用户下行最大PDSCH层数
64T	4R	4
32T	4R	4
8T	4R	4
4T	4R	4
2T	4R	2

5.2 网络分析5.2.1 增益分析

SU-MIMO增益如下：

• 上行SU-MIMO
  

若单用户在上行可同时支撑N个数据流的数据传输，此时单用户上行峰值速率理论上可提升到单流时的N倍。

• 下行SU-MIMO
  

若单用户在下行可同时支撑N个数据流的数据传输，此时单用户下行峰值速率理论上可提升到单流时的N倍。

5.2.2 影响分析对网络的影响

无

影响功能

无

5.3 运行环境5.3.1 License要求[td]  

特性ID	特性名称	型号	销售量纲
FOFD-010020	SU-MIMO 多流	NR0S0PREUM00	per Cell

空分复用的数据流的最大层数不超过如下License申请的流数目（一个license对应2流）：

[td]  

型号	描述	销售量纲
NR0S0DLEPU00	Massive MIMO下行2流扩展处理单元License (NR)	per 2 Layers per Cell
NR0S0ULEPU00	Massive MIMO上行2流扩展处理单元License (NR)	per 2 Layers per Cell

5.3.2 App要求依赖功能

无

互斥功能

无

5.3.3 硬件要求站型要求

• 3900&5900系列基站，其中3900系列基站要求BBU为BBU3910
• DBS3900&DBS5900     LampSite基站，其中DBS3900     LampSite基站要求BBU为BBU3910
  

单板要求

所有支撑NR制式的主控板、基带板均支撑，支撑NR制式的主控板、基带板请参见《BBU5900 硬件描述》或《3900系列BBU 硬件描述》。

射频模块要求

所有支撑NR制式的AAU/RRU/pRRU均支撑：

• 支撑NR制式的AAU请参见《AAU 技术规格》。
• 支撑NR制式的RRU请参见《RRU 技术规格》。
• 支撑NR制式的pRRU请参见《DBS3900 LampSite & DBS5900     LampSite 技术描述》。
  

5.3.4 其他要求

小区必须为非SUL小区。具体原因如下：

SUL小区没有下行信道，不支撑下行SU-MIMO，同时3GPP R15协议规定SUL小区不支撑上行SU-MIMO。因此SU-MIMO功能在SUL小区不生效。

5.4 操作维护5.4.1 数据配置5.4.1.1 数据准备

本功能激活参数如表5-3所示。

表5-3 激活配置参数列表

[td]  

参数名称	参数ID	子开关	配置建议
SU-MIMO多流开关	NRDUCellAlgoSwitch.SuMimoMultipleLayerSw	DL_SU_MULTI_LAYER_SW UL_SU_MULTI_LAYER_SW	建议同时打开该参数的两个子开关。
下行最大MIMO层数配额	NRDuCellPdsch.MaxMimoLayerNum	N/A	建议配置为默认值。
上行最大MIMO层数配额	NRDuCellPusch.MaxMimoLayerCnt	N/A	建议配置为默认值。

6 MU-MIMO6.1 原理描述

MU-MIMO是指多个用户在上下行数据传输时可以空分复用时频资源。当多个UE共用时频资源时，UE之间的信道越接近正交，受到的干扰也就越小，从而提升系统的上下行容量和频谱效率，如图6-1所示。

多用户配对原则

选择多个用户空分复用时频资源的过程称为配对。用户配对时会参考如下原则：

• 当UE的信号质量好（比如SINR较高且信号波动小）且UE间的信道相关性较小时，UE间的干扰可以很好地消除，适合进行MU-MIMO配对。此时MU-MIMO可以充分地利用良好的信道条件为小区增加额外系统容量。
• 当UE的信号质量差（比如SINR较低或者信号波动大）或者UE间的信道相关性较强时，UE间的干扰无法很好地消除，MU-MIMO反而可能导致系统的吞吐量下降。此时gNodeB会避免选择信号质量差或者信道相关性较强的用户参与配对。