DRX与PRX中哪个通常被定义为主天线？

Question

在多天线通信系统中，DRX（Diversity Receive）与PRX（Primary Receive）常用于描述接收路径配置。一个常见的技术问题是：在典型射频架构中，DRX与PRX哪个通常被定义为主天线接收端口？该问题涉及主分集天线的角色划分，尤其在LTE和5G终端设计中尤为关键。一般情况下，PRX被指定为主接收天线，负责主要信号接收，而DRX作为分集天线提升信号可靠性。但在某些场景下，如波束赋形或MIMO系统中，两者功能可能动态切换。理解PRX与DRX的主从关系对天线布局、链路预算分析及TRP/OTA性能优化具有重要意义。

Answer 1

1. 基本概念：PRX与DRX的定义与角色划分

在多天线通信系统中，PRX（Primary Receive）和DRX（Diversity Receive）是射频架构中用于描述不同接收路径的核心术语。PRX通常被定义为主接收端口，连接主天线，承担主要的下行信号接收任务。该路径直接接入基带处理单元，优先参与解调、信道估计等关键流程。

而DRX则作为分集接收端口，其设计初衷是为了提升接收信号的可靠性。通过空间分集、极化分集或模式分集等方式，DRX能够在主路径遭遇深度衰落时提供冗余信号路径，从而改善整体链路质量。

在LTE和5G终端设计中，这种主-分集结构广泛应用于UE（用户设备）的射频前端模块。例如，在Category 4以上的终端中，通常配置至少一个PRX和一个DRX路径以支持4x2 MIMO接收。

2. 技术演进：从静态分集到动态角色切换

随着MIMO技术和波束赋形（Beamforming）的发展，PRX与DRX的角色不再绝对固定。在传统FDD LTE系统中，PRX始终为主接收端；但在TDD模式或毫米波5G NR系统中，由于信道互易性与大规模天线阵列的应用，接收路径的功能可能动态调整。

以下为典型应用场景对比：

场景	PRX角色	DRX角色	是否可切换	典型标准
LTE FDD, 2x2 MIMO	主接收	分集增强	否	3GPP Rel-8~10
LTE TDD, 4x2 MIMO	主接收	辅助接收/反馈	部分可切换	3GPP Rel-11+
5G NR Sub-6GHz	主接收	CSI获取辅助	动态调度	3GPP Rel-15+
5G mmWave, BF	波束候选之一	波束候选之一	完全可切换	3GPP Rel-16
Wi-Fi 6E MU-MIMO	主流接收	空间流扩展	动态分配	IEEE 802.11ax
SISO传统手机	唯一接收路径	无	N/A	GSM/UMTS
IoT模组（NB-IoT）	单PRX	可选DRX	静态	3GPP Rel-13
C-V2X直连通信	主收发端口	分集/干扰抑制	条件切换	PC5接口
RedCap UE	简化PRX	轻量级DRX	有限切换	3GPP Rel-17
智能可穿戴设备	主体侧天线	边缘/腕部天线	姿态感知切换	定制化RF设计

3. 系统影响：对TRP/OTA性能的关键作用

理解PRX与DRX的主从关系直接影响终端的整体无线性能评估。总辐射功率（TRP）和总全向灵敏度（TIS）作为OTA测试的核心指标，依赖于天线布局与接收路径的协同优化。

例如，在进行TIS测试时，若DRX路径的效率低于PRX超过3dB，则即使采用最大比合并（MRC），系统增益也将受限。因此，现代终端设计强调“准主天线”理念——即DRX也需具备接近PRX的辐射效率。

此外，在MIMO信道模型中，如SCM或NYU Wideband模型，接收相关系数ρ与PRX/DRX的空间隔离度密切相关。一般要求两者间距大于λ/2以降低包络相关系数（ECC）至0.5以下。

4. 设计实践：射频架构与链路预算分析

在实际射频前端设计中，PRX路径通常具备更低的插损和更高的LNA增益配置。以下是一个典型的Sub-6GHz接收链路预算示例：

1. 天线辐射效率：PRX = -0.8 dB, DRX = -1.2 dB
2. 滤波器插入损耗：PRX = 1.0 dB, DRX = 1.3 dB
3. 开关网络损耗：PRX = 0.5 dB, DRX = 0.7 dB
4. LNA噪声系数：PRX = 1.2 dB, DRX = 1.5 dB
5. 馈线损耗：PRX = 0.3 dB, DRX = 0.6 dB
6. 总体NF计算（Friis公式）：
7. PRX总NF ≈ 2.0 dB
8. DRX总NF ≈ 2.6 dB
9. 等效TIS差值 ≈ 0.6 dB
10. 预期MRC增益 ≈ 2.3~2.8 dB（理想情况3dB）
11. 实测OTA结果偏差 ≤ 0.5 dB视为优秀设计
12. 建议DRX路径总损耗控制在PRX+1.0dB以内

5. 高级应用：波束赋形与智能切换机制

在5G毫米波系统中，传统PRX/DRX划分被重构为“波束候选集合”。每个天线单元均可参与发射或接收波束形成，控制系统根据信道状态信息（CSI）动态选择最优路径组合。

// 示例：基于CSI-RSRP的接收路径选择算法（伪代码）
function select_reception_path(csi_prx, csi_drx):
    snr_th = 3.0  // 切换阈值
    if csi_prx.snr > csi_drx.snr + snr_th:
        activate_path(PRIMARY)
    elif csi_drx.snr > csi_prx.snr + snr_th:
        activate_path(DIVERSITY)  // DRX临时升为主路径
    else:
        enable_mrc_combining()   // 同时使用双路径
    return selected_mode

6. 架构图示：典型多天线接收系统流程

下图为一个支持4x4 MIMO的5G终端射频架构中PRX与DRX的逻辑关系：

graph TD A[Main Antenna] --> B[PRX Path] C[Div Antenna] --> D[DRX Path] B --> E[LNA + Filter] D --> F[LNA + Filter] E --> G[Mixer & ADC] F --> G G --> H[Baseband Processor] H --> I[MRC Engine] I --> J[Data Decoding] K[Beam Management Unit] -->|Feedback| H L[Antenna Tuning Module] --> B & D