Was ist das Grundlegende hinter MIMO für LTE?
MIMO und andere Sende-Spatial-Diversity-Schemata sind eine neuere Anwendung als Empfangs-Diversity und wurden erst Anfang der 2000er Jahre weit verbreitet. Da die von verschiedenen Sendeantennen gesendeten Signale einander stören, ist eine Verarbeitung sowohl beim Sender als auch beim Empfänger erforderlich, um einen Gewinn zu erzielen und gleichzeitig die räumlichen Interferenzen zu beseitigen oder zumindest zu dämpfen.
Durch die Verwendung mehrerer Antennen zur Übertragung von Informationen über mehrere Pfade an UEs kann entweder ein besserer Durchsatz oder eine geringere SINR-Anforderung erreicht werden, und die frequenzselektiven Eigenschaften von LTE eignen sich perfekt für die Implementierung solcher Technologien.
Im Allgemeinen gibt es zwei MIMO-Modi: offene und geschlossene Schleife.
Wenn sich die mehreren Antennen außerdem bereits an der Basisstation für Uplink-Empfangsdiversität befinden, sind die zusätzlichen Kosten für deren Verwendung für Sendediversität sehr gering. Übertragungsschemata mit mehreren Antennen – sowohl Sende-Diversität als auch räumliches Multiplexing – werden oft als entweder offene oder geschlossene Schleife kategorisiert. Unten ist ein Diagramm zur Signalverarbeitung auf hoher Ebene dargestellt.
Open-Loop-MIMOOpen-Loop-Systeme erfordern keine Kenntnis des Kanals beim Sender. Daher kommt es zu Open-Loop-Operationen, wenn das Zugangsnetzwerk keine Informationen oder Rückmeldungen vom UE zur Durchführung einer Codierungsanpassung hat oder das Signal nicht gut genug ist.
Die folgende Abbildung zeigt einen möglichen Aufbau von N Antennen + M Eingabeschichten im räumlichen Multiplexing
Closed-Loop-MIMOIm Gegensatz dazu erfordern Systeme mit geschlossenem Regelkreis Kanalkenntnisse beim Sender und erfordern daher entweder eine Kanalreziprozität – derselbe Uplink- und Downlink-Kanal, möglich bei TDD – oder häufiger einen Rückkopplungskanal vom Empfänger zum Sender.
Daher treten im Gegensatz zu offenen Regelkreisen Vorgänge mit geschlossener Schleife auf, wenn das Zugangsnetzwerk eine dynamische Anpassung basierend auf Rückmeldungen vom UE durchführt. Die folgende Abbildung zeigt eine Funktionsansicht von Closed-Loop-MIMO.
Dadurch kann eine genauere Codierungsanwendung auf die Kommunikation mit dem UE angewendet werden. Die folgende Abbildung zeigt, wo die Vorcodierungsfunktion in N Antennen mit M Eingabeschichten vorhanden sein kann
Im Modus 5 (Mehrbenutzer-MIMO) empfangen verschiedene UEs Downlink-Daten von verschiedenen Antennen. Dadurch wird der Gesamtdurchsatz pro Zelle erhöht.