2018年通信領域又一里程碑技術：TM9

Massive MIMO，通信領域的新寵，直面流量高地挑戰

隨著互聯應用的迭代出新、智能手機的平價化、以及各國運營商提速降費惠民策略落地，全球通信產業迅猛發展，就LTE而言，截止到2017年，全球共有651張LTE網路，219張LTE-Advanced /LTE-Advanced Pro（4.5G）網路。同時根據思科第11次年度VNI全球移動數據流量預測，未來五年內促使移動數據流量增長七倍。

站點和頻譜直接決定了網路容量和覆蓋情況，但頻譜和站點資源畢竟是有限的，十分寶貴。MIMO（多入多出）技術可以在不增加站點和頻譜的條件下，成倍增加容量，從而成為運營商持續關注的核心技術。截止目前，全球已經規模部署100多張4T4R網路。

Massive MIMO作為MIMO技術的最高端利器，在2017年全年更是得到了業界極大的關注。中國聯通在2017年1月宣布完成了FDD 制式Massive MIMO的首個外場測試，緊接著，泰國、西班牙、土耳其、荷蘭、印尼、菲律賓、俄羅斯等十多個國家的領先運營商都紛紛宣布其完成Massive MIMO的外場測試。經過外場驗證，相較於傳統2T2R LTE網路，Massive MIMO可以獲得3-5倍的容量增益，極大緩解了熱點區域的擁塞，尤其適用於CBD、商場、學校等場景。同時，Massive MIMO也是5G的核心技術之一，多個領先運營商已經將FDD LTE Massive MIMO在2018年列入其商用計劃，構築極致用戶體驗。可以預見， Massive MIMO的商用將成為2018年運營商的弄潮兒，風風火火行走全球各地。

FDD 高階MIMO的最佳搭檔，TM9助力MIMO技術發揮最大價值

FDD Massive MIMO的規模商用，需依仗TM9產業的成熟。從技術原理帶來的網路增益來看，這種相輔相成的依賴關係，主要有三方面原因組成：

原因一：TM9提供用戶級的Beamforming，實現MU-MIMO，提升網路容量

TM9是在3GPP Rel-10中定義的一種傳播模式，相較以往，它增加了新的參考信號CSI-RS，負責用戶級的信道測量/反饋。不同的用戶可以有不同的CSI-RS配置，結合用戶級導頻DMRS，可以一起形成針對用戶的波束，達到波隨人動的效果。同時，基站的波束可以從以往一個較胖的小區級波束變為多個較窄的用戶級波束，不相干的波束可以組成配對，實現MU-MIMO（多用戶MIMO），從而復用頻譜資源，提升網路容量。

原因二：只有引入TM9才能突破導頻對天線埠的約束，實現多天線技術的持續演進

在3GPP Rel-10之前，LTE空口只用一種小區級導頻CRS，同時處理信道測量/反饋以及數據解調。多天線技術傳播的傳播中，每個天線信號的傳播途徑都不同，為了對每路天線傳播信道進行準確測量，需要為每一個天線埠分配一組CRS資源。隨著天線埠數的增多，導頻對空口資源的開銷就越來越大，2埠時，導頻資源開銷佔9.5%，4埠時，導頻的資源開銷佔14.3%，天線發展到8埠及以上時，導頻開銷已經無法支撐多天線技術所帶來的增益，從而，CRS最大隻支持到4埠。TM9將信道測量/反饋和數據解調的導頻分開，改為2個新的參考信號CSI-RS和DMRS，CSI-RS負責信道測量/反饋，DMRS負責數據解調。導頻分開的好處是CSI-RS可以用較少的空口開銷滿足信道測量/反饋的要求，而DMRS只需要伴隨數據隨路發送，按需分配。因此TM9的引入能突破導頻對天線埠數的約束，達到8埠以上，並持續向更多埠數演進。

原因三：引入TM9可大幅發揮下行協同技術，邊緣用戶下行體驗可以提升20%-40%

通常小區邊緣用戶體驗較差，其中很重要的一個原因為鄰區干擾造成。通過下行CoMP(Coordinated Multi-Point) 協作多點傳輸技術即可以大幅改善邊緣用戶的體驗。CoMP包括聯合發送和干擾協同兩種，聯合發送是指相鄰小區之間都向邊緣用戶發送數據，獲得功率增益和陣列增益；干擾協同是指通過調整同頻相鄰小區間用戶的波束調度，規避對邊緣用戶的干擾，提升邊緣用戶體驗。

#相鄰小區下行協同示意圖#

由於TM9的測量導頻CSI-RS可以是用戶級配置，從而能更精準的對相鄰小區發送的數據流進行測量，並協調調度。根據實驗室結果來看，基於TM9的下行 CoMP技術可使邊緣速率提升20%-40%。

基於上述理由，我們可以發現，其實TM9不僅僅只是適用於Massive MIMO，它是整個多天線技術的最佳搭檔。在2T2R以及4T4R網路條件下，引入TM9，可以提升邊緣用戶的增益；在Massive MIMO網路中，TM9可以大幅發揮Beamforming和MU- MIMO的能力，網路側配置32埠Massive MIMO時，若基於Rel-14的四天線手機，網路容量最高可達2T2R的6.5倍。可以說TM9將多天線的用戶體驗提升到新的層次，TM9也真正充分發揮了多天線技術的價值。

TM9用戶級通道提供專屬體驗，規模商用蓄勢以待

TM9的3GPP標準於2011年推出，高通、海思等主流晶元廠商其實已經於2014年開始陸續推出了支持TM9的晶元，從終端來看，只需要使用了能夠支持TM9的晶元硬體就具備了開通的功能，也即是說，終端廠家推送軟體給用戶，用戶一鍵升級支持TM9。市面上已經有20多款手機硬體支持TM9。也就是說，只待TM9商用網路開啟後，手機通過軟體升級，用戶一鍵即可享受專屬通道的體驗。

再看網路，諸如中國移動、美國Verizon、韓國SKT等十餘家領先運營商已經開始進行專門針對TM9的測試。可以預計，2018年是多天線技術的不斷演進的一年，更是TM9規模商用的一年。

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