TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的多天線技術(shù)

在無(wú)線通信領(lǐng)域，對(duì)多天線技術(shù)的研究由來(lái)已久。其中天線分集、波束賦形、空分復(fù)用(MIMO)等技術(shù)已在3G和LTE網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛應(yīng)用。

多天線技術(shù)簡(jiǎn)介

根據(jù)不同的天線應(yīng)用方式，常用的多天線技術(shù)簡(jiǎn)述如下。

上述多天線技術(shù)給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的增益大致分為：更好的覆蓋(如波束賦形)和更高的速率(如空分復(fù)用)。

3GPP規(guī)范中定義的傳輸模式

3GPP規(guī)范中Rel-9版本中規(guī)定了8種傳輸模式，見下表。其中模式3和4為MIMO技術(shù)，且支持模式內(nèi)(發(fā)送分集和MIMO)自適應(yīng)。模式7、8是單/雙流波束賦形。原則上，3GPP對(duì)天線數(shù)目與所采用的傳輸模式?jīng)]有特別的搭配要求。但在實(shí)際應(yīng)用中2天線系統(tǒng)常用模式為模式2、3；而8天線系統(tǒng)常用模式為模式2、3、7或模式2、3、8。

在實(shí)際應(yīng)用中，不同的天線技術(shù)互為補(bǔ)充，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際信道的變化靈活運(yùn)用。在TD-LTE系統(tǒng)中，這種發(fā)射技術(shù)的轉(zhuǎn)換可以通過傳輸模式(內(nèi)/間)切換組合實(shí)現(xiàn)。

上行目前主流終端芯片設(shè)計(jì)仍然以單天線發(fā)射為主，對(duì)eNB多天線接收方式3GPP標(biāo)準(zhǔn)沒有明確要求。

多天線性能分析

針對(duì)以上多天線技術(shù)的特點(diǎn)及適用場(chǎng)景，目前中國(guó)市場(chǎng)TD-LTE主要考慮兩種天線配置：8天線波束賦形(單流/雙流)和2天線MIMO(空分復(fù)用/發(fā)送分集)。

下行業(yè)務(wù)信道性能

下圖是愛立信對(duì)上述傳輸模式的前期仿真結(jié)果：

在下行鏈路中，2、8天線的業(yè)務(wù)信道在特定傳輸模式下性能比較歸納如下：

8X2單流波束賦型(sbf)在小區(qū)邊緣的覆蓋效果(邊緣用戶速率)好于2X2空分復(fù)用，但小區(qū)平均吞吐速率要低于2X2 MIMO場(chǎng)景。
8X2雙流波束賦型(dbf)的邊界速率要略好于2X2天線空分復(fù)用。對(duì)于小區(qū)平均吞吐速率，在正常負(fù)荷條件下，二者性能相當(dāng)。在高系統(tǒng)負(fù)荷條件下，8X2雙流波束賦型(dbf)增益較為明顯。

在實(shí)際深圳外場(chǎng)測(cè)試中，測(cè)試場(chǎng)景為典型公路環(huán)境。雖然站間距與城區(qū)環(huán)境相同，但無(wú)線傳播條件更接近于郊區(qū)的特點(diǎn)，即空曠環(huán)境較多，信道相關(guān)性較強(qiáng)，有利于8天線波束賦形技術(shù)。對(duì)固定模式的測(cè)試結(jié)果與上述仿真結(jié)果基本一致；引入模式內(nèi)/間切換后8天線在小區(qū)中心采用模式3，邊緣則為模式7，因此在小區(qū)邊緣優(yōu)于2天線，小區(qū)中心相當(dāng)，小區(qū)平均速率較好于2天線。值得注意的是，采用模式7的比例僅有20%左右，大多數(shù)場(chǎng)景采用的是模式3，即與2天線差別不大。