3.2.  Tryby transmisji (TM)

Podczas odbioru LTE stosuje rozwiązania typu MIMO, aby uzyskać wysokie przepustowości. Dostępne są również inne technologie, takie jak zróżnicowanie transmisji lub SISO. W specyfikacji wersji 9 [1] przewidzianych jest do 4 anten stacji bazowej i do 4 anten po stronie odbiorcy.

Wersja 10 dopuszcza do 8 anten po stronie odbiorcy.

Przewidziane jest kształtowanie wiązki, jednak w tym przypadku liczba anten stacji bazowej nie jest określona i zależy od implementacji.

Rysunek 8. Schemat blokowy transmisji LTE. Jedno lub dwa słowa kodowe są mapowane na jedną do czterech warstw. Warstwy są następnie przesyłane przez jeden do czterech portów anten

Różne scenariusze po stronie odbiorczej przekładają się na różne tryby transmisji (TM). Wersja 10. standardu zawiera opis 9 różnych TM, które zostały opisane poniżej. Ich lista znajduje się w tabeli 3.

Tabela 3. Przegląd dziewięciu trybów transmisji po stronie odbiorcy w LTE w wersji 10

3.2.1. TM1 – pojedyncza antena nadawcza

Ten tryb korzysta tylko z jednej anteny nadawczej.

3.2.2. TM2 – zróżnicowanie nadawania

Zróżnicowanie nadawania jest domyślnym trybem MIMO. Polega na wysłaniu tej samej informacji  przez wiele anten, z których każda stosuje inne kodowanie i inne pasmo częstotliwości. Poprawia to stosunek sygnału do szumu i odporność transmisji na zakłócenia.

W LTE zróżnicowanie nadawania stanowi tryb zastępczy dla niektórych trybów transmisji, na przykład gdy multipleksacja przestrzenna (SM) nie może być użyta. Kanały kontrolne, na przykład PBCH oraz PDCCH, także są przesyłane z użyciem zróżnicowania

W wypadku dwóch anten stosowana jest częstotliwościowa wersja kodów Alamountiego SFBC (space-frequency block code), a w wypadku czterech – kombinacja SFBC oraz zróżnicowania opartej na przełączaniu częstotliwości (FSTD).

3.2.3. TM3 – Multipleksacja przestrzenna z CDD w otwartej pętli

Ten tryb pozwala na multipleksację przestrzenną w dwóch do czterech warstw podzielonych odpowiednio między dwie do czterech anten w celu zwiększenia szybkości transferu. Wymaga mniej informacji zwrotnych o stanie kanału od odbiorcy (na przykład brak macierzy kodującej). Tryb ten jest stosowany, gdy informacja o kanale nie jest dostępna lub gdy parametry kanału gwałtownie się zmieniają, jeśli na przykład odbiorca porusza się ze znaczną szybkością. Poza precodingiem zdefiniowanym w tabeli 4, sygnał jest przesyłany do każdej anteny z pewnym opóźnieniem (cyclic delay diversity, CDD), tym samym powodując zróżnicowanie częstotliwości.

Rysunek 9. TM3: multipleksacja przestrzenna z CDD. Poszczególne podnośne są celowo opóźniane

Na rysunku 9. widać zasadę działania CDD. W przypadku dwóch anten używany jest jednakowy precoding (książka kodowa 0, opisana w tabeli 4.). W przypadku czterech anten kodowanie jest cyklicznie zmieniane.

3.2.4. TM4 – Multipleksacja przestrzenna w zamkniętej pętli

Ten tryb polega na multipleksacji przestrzennej do czterech warstw, które są kierowane do maksymalnie czterech anten w celu zwiększenia przepustowości. Aby umożliwić estymację parametrów kanału w odbiorniku, stacja bazowa nadaje związane z komórką sygnały referencyjne (RS) rozdzielone pomiędzy wiele punktów (RE) i wiele szczelin czasowych. Odbiorca wysyła odpowiedź z informacją o stanie kanału, w tym sugestię wyboru precodingu przy zadanej książce kodowej. Jest to zrealizowane przy użyciu indeksu (precoding matrix indicators, PMI) zdefiniowanego w książce kodowej, tabeli zawierającej możliwe macierze precodingu znane obu stronom transmisji.

Rysunek 10. TM 4 : MIMO dla pojedynczego użytkownika – dwa strumienie danych skierowane do jednego odbiorcy

Tabela 4. Książka kodowa zawiera indeksy multipleksacji przestrzennej możliwej dla dwóch anten. Kolor żółty oznacza konfiguracje z jedną warstwą lub TM6 [1], kolor zielony – dwie warstwy

Odpowiednia tabela dla czterech anten (a tym samym dla maksymalnie czterech warstw) znajduje się w [1].

3.2.5. TM5 – MIMO dla wielu użytkowników

Tryb 5 jest podobny do trybu 4. Korzysta on z multipleksacji przestrzennej opartej na zamkniętej pętli i książce kodowej, jednak tym razem jedna warstwa jest przypisana do jednego odbiorcy.

Rysunek 11. TM5: MIMO dla wielu użytkowników – dwa strumienie danych są przydzielane dwóm odbiorcom

3.2.6. TM6 – Multipleksacja przestrzenna w zamkniętej pętli z jedną warstwą transmisji

Ten tryb jest specjalną odmianą trybu multipleksacji przestrzennej w zamkniętej pętli (TM4). W odróżnieniu od TM4 używana jest tylko jedna warstwa (odpowiadająca rzędowi macierzy 1). Odbiorca estymuje parametry kanału i wysyła indeks najbardziej odpowiedniej macierzy precodingu do stacji bazowej. Stacja bazowa wysyła tak zakodowany sygnał przez wszystkie anteny. Stosowana jest książka kodowa z tabeli 4, ale tylko w wariancie z jedną warstwą (na żółtym tle).

Tabela 5. Precoding/dobór wag w scenariuszu z jedną warstwą używającą indeksu książki kodowej. Kolumna fazy określa różnicę faz między sygnałami z obydwu anten