TM9能为5G LTE带来什么?

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经过近10年的发展,LTE承载了80%的移动数据流量,用户数达到28亿,已经成为移动数据业务的基础承载。随着5G商用的日益临近,LTE网络后续如何发展成为业界热议的话题。

早在3GPP PCG#37会议上,3GPP PCG(Project Coordination Group)就已形成决议:5G始于3GPP R15,涵盖 NR(New Radio)和LTE演进两个部分。二者长期共存,并行演进,共同构成了5G时代网络。

实际上,基于LTE网络覆盖、终端、用户、生态等存量优势,LTE在未来十年仍旧是移动业务的主力承载。据GSMA预测,到2025年,LTE用户数将净增30亿,随着用户对数据消费需求的不断提升,LTE网络的流量将迅猛增长,LTE网络迫切需要演进,承担起5G时代基础网的重任。

基于TM9的多天线技术是LTE后续演进的主要方向,通过增加空间复用,提升频谱效率,在不增加站点、频谱资源的前提下大幅提升网络容量,成为运营商做厚5G时代基础网的主流选择。

TM9是LTE多天线容量演进的必要条件

3GPP R10之前的传输模式小区导频CRS(Cell-specific Reference Signal)需兼顾信道测量和数据解调功能,导频占用时频资源多,发送频次高,导致多天线小区导频开销过大。4天线时导频的资源开销已占14.3%,经推算,若发展到8天线端口,导频开销将高达23.8%,因此R10之前,LTE最多只支持到4个天线端口。

TM9是3GPP从R10开始引入的新的传输模式,它通过引入用户级的导频设计,将信道测量和数据解调导频分开,以闭环反馈的方式高效、精准实现多天线动态Beamforming,实现了单用户多流传输(SU-MIMO)和多用户MIMO(MU-MIMO),成倍提升LTE用户体验和小区容量。

用户级导频和多天线也是5G时代的关键技术,是未来无线网络的演进方向。

TM9在引入用户级导频的同时也考虑了对存量非TM9终端的兼容,非TM9终端可以正常使用TM9网络,但无法启用动态Beamforming,无法获得多天线带来的容量、体验增益。TM9终端则能较好匹配TM9网络能力,将网络能力发挥到最大,终端也相应获得更好的用户体验。

TM9在FDD/TDD Massive MIMO,以及普通LTE小区均能带来不同程度的容量或体验提升

1)FDD Massive MIMO小区:TM9实现动态Beamforming,大幅提升网络容量和用户体验

在Massive MIMO网络下,TM9使基站波束从以往一个较宽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)。MU-MIMO下,多用户数据的调度从原来的时分频分轮流调度转变为同时调度,从而复用频谱资源,大幅提升网络容量。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。
 
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对于单个用户,即使不能通过用户配对获得MU-MIMO增益,用户也能通过SU-MIMO获得显著体验增益。TM9使能的用户级动态Beamforming机制使波束信号最强点始终对准用户,加上TM9多端口带来的更高复用增益,单用户平均体验比非TM9终端提升25%以上。

2)TDD Massive MIMO小区:TM9增强了Beamforming,提供更高用户体验

由于上下行信道的互易性,TDD Beamforming并不依赖于TM9,然而TM9能使TDD Massive MIMO小区用户体验更优。

首先TM9模式单用户传输能力支持到4流以上,而以往基于TM7/8的Beamforming最多只支持2流,TM9单用户峰值体验比TM8高出近一倍,是TM7用户峰值的4倍;

其次在CA组网下,原来基于TM7/8模式只能实现主载波的Beamforming,辅载波由于没有上行测量无法实现Beamforming,引入TM9后,终端可以反馈辅载波下行信道测量结果,实现辅载波Beamforming,使能辅载波多用户配对,进一步提升CA用户的体验和CA小区的容量。

3)普通小区:TM9使能下行联合发送(JT),边缘用户下行体验提升20%-40%

通常小区边缘用户体验较差,很重要的一个原因为邻区干扰造成。联合发送技术通过相邻小区向边缘用户同时发送数据,提升边缘用户体验。

R10之前的传输模式,由于采用的是小区级公共导频CRS,边缘用户无法识别邻区导频,无法实现下行JT,TM9模式下,采用的是独立的用户级的解调参考信号DMRS,DMRS随数据流发送,边缘用户可以成功解调相邻小区的数据流,并进行合并,从而化干扰为增益,提升边缘用户体验。

TM9产业成熟,2018年规模商用

经过多年的演进,TM9产业已逐渐成熟,高通、海思、联发科技等主流芯片厂家已推出支持TM9的手机芯片,目前已有20余款终端加载了这些芯片,做到了TM9硬件ready,后续只需终端厂家远程推送软件,用户即可一键升级激活TM9。今年起,主流终端厂家纷纷默认激活TM9,不到6个月时间,已有6款新机型默认激活TM9,覆盖了5个主流终端厂家,预计今年年底全球TM9终端渗透率将达到20%以上。

网络侧,运营商积极开展TM9商用试点,进一步助推TM9终端产业成熟,目前已开通TM9的商用网络达9张,涉及中国、日本、香港、泰国、土耳其、科威特、法国等国家和地区,预计今年年底,TM9商用网络将达30张。在北美,部分运营商未雨绸缪,将TM9列为终端采购的强制要求,为将来Massive MIMO部署和LTE长期演进打下生态基础。
可以预见,2018年将是TM9规模商用的一年,TM9也将成为终端竞争力的新标志。随着TM9产业的成熟,LTE网络能力将突破天线端口的束缚,大踏步开启下一个飞跃,承担起5G时代基础网的重任。

 

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