TD-LTE双流波束赋形天线技术创新
TD-LTE网络中的多天线技术
典 型 公 路 环 境 。 虽 然 站 间 距 与 城 区 环
功 率 损 失 的 增强 型 公 共 信道 发 送 方 案 ， 有 效 克 服 了静 态 赋 形 的 功 率损 失 问题 ， 提 升 了 广 播 信 道 的 覆 盖 ，使 ８ 线 公 共 天 信 道 获 得 与 ２ 线 相 当的 覆 盖 能 力 。在 天 深 圳 外 场 测 试 中 ，我 们 看 到 类 似 的 现 象 。 用扫 频 仪 在 相 同环 境 中 测 得 的结 果
ＥＲＩ Ｓ ＣＳ ＯＮ
Ｔ Ｔ 网络中的 Ｅ
马 嫡
爱 立信市 场与 战略发展 部
口 多天线技术简介
在 无 线 通 信 领 域 ，对 多 天 线 技 术 的 研 究 由来 已 久 。 其 中 天 线 分 集 、波 束 赋 形 、 空 分 复 用 （ Ｉ Ｏ ）等 技 术 Ｍ Ｍ 已在 ３ Ｇ和 Ｌ 网 络 中得 到 广 泛 应 用 。 ＴＥ 多 天 线 技 术 给 网 络 带 来 的 增 益 包 括 更 好 的 覆 盖 （ 波 束 赋 形 ）和 更 高 的 速 如 率 （ 空分 复 用 ）。 如 ３ Ｐ 范 Ｒ９ 本 中规 定 了 ８ 传 ＧＰ 规 版 种 输模 式 ，见表 １ 原 则上 ，３ Ｐ 对 天 线 。 ＧＰ
数 目与 所 采 用 的 传 输 模 式 没 有 特 别 的
考 虑 两 种 天 线 配 置 ： ８ 线 波 束 赋 形 天 （ 流 、双 流 ）和 ２ 线 Ｍ Ｉ Ｏ （ 分 单 天 Ｍ 空
复 用 、发 送 分 集 ）。
果 基 本 一 致 。 引入 模 式 内 、 问切 换 后 ８ 天 线 在 小 区 中心 采 用模 式 ３ ，边 缘 则 为
TD—LTE网络2天线和8天线性能对比研究
TD—LTE网络2天线和8天线性能对比研究作者：胡兵来源：《中国新通信》2014年第19期【摘要】多天线技术（MIMO）是TD-LTE系统的核心技术之一，能够在不增加频谱带宽和天线发射功率的情况下，大幅提高信道容量、频谱利用率和数据的传输质量。
文章对比分析了TD-LTE网络中2/8天线性能、建网成本和施工难度的差异，给出了各场景应用建议。
【关键字】 TD-LTE MIMO 2天线 8天线一、概述多天线技术（MIMO）是移动通信技术发展的重要趋势，是实现移动通信系统高容量、高频谱效率的重要手段。
TD-LTE系统也引入了多天线技术，结合OFDM以及波束赋形技术，可以显著提升空间分集的效果、改善小区边界区域的信道条件、很好地实现空、时、频多维信号的联合处理和调度，大幅提升系统的灵活性和传输效率。
2013年12月4日，工信部向三大运营商颁发TD-LTE商用牌照，正式开启了中国的4G 时代，TD-LTE的建设进程也大大加快。
但是随着可用站址资源的不断减少，天面已成为TD-LTE网络的建设瓶颈所在。
基站天线数的选择是TD-LTE的实际部署和后续发展需要考虑的一个重要问题。
本文将对比分析2/8天线的性能、建网成本和施工难度的差异，最后给出各场景的应用建议二、TD-LTE系统天线模式3GPP的规范中定义了多种MIMO传输模式，以适应不同的信道条件、不同的天线配置等场景的应用。
原则上，3GPP对天线数目与所采用的传输模式没有特别的搭配要求，但在实际应用中2天线系统常用模式为TM2、TM3，8天线系统常用模式为TM7、TM8。
TM2采用SFBC方式，属于2天线的发射分集方案，在用户无法进行可靠的信道质量反馈时使用，可以提高用户传输的可靠性。
该模式也作为TM3～TM8在信道条件差的情况下的回退方案。
TM3主传输方式为双流复用，能在信道调教较好的地方提高用户频谱效率一倍，在小区边缘回退为TM2。
TM7主传输方式为单流波束赋形，可以提升边缘用户吞吐量，信号条件好的时候可以自适应为TM3，部分条件下可回退为TM2。
TD-LTE系统中MIMO技术的应用场景与介绍
1 引言日前，上海贝尔股份有限公司参加工业和信息化部和中国移动共同组织的多项实验室和外场验证及测试，并首批成功完成了该测试。作为第一批成功完成该项测试的厂商之一，上海贝尔将为中国移动在上海开展的大规模4G TD-LTE试验网部署项目提供端到端LTE解决方案。大规模外场测试在真实环境下布网，边界条件复杂，与实验室环境有诸多不同。TD-LTE技术采用多天线的发射接收技术，利用不同的传输模式来适配复杂的自然环境从而达到性能最优。在LTE系统的研发过程中，经过几年的摸索与实践，上海贝尔阿尔卡特朗讯公司积累了众多经验。下面以大规模试验网络需要的布网技术角度，对几种MIMO的原理及应用场景进行描述，对波束赋形的天线模式、物理层过程、波束赋形在TD-LTE基站系统中的实现和原理以及几种波束赋形算法的特点和应用场景进行介绍与分析。在LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)标准中，被采纳的MIMO技术主要包括发送分集、空分复用、波束赋形等。其中基于用户专用参考信号的下行波束赋形技术能够利用时分复用LTE(TD-LTE)系统中的上/下行信道的互易性，针对单个用户进行动态的波束赋形，从而有效提高传输速率和增强小区边缘覆盖性能。这些都在阿尔卡特朗讯的解决方案中得到了验证。本文对此进行了总结，对真实的网络部署有参考意义。2 TD-LTE MIMO应用场景在本次中国移动大规模外场测试主要选用以下3种MIMO技术适配不同的应用场景。2.1 发射分集(Tx Diversity)LTE的多天线发送分集技术选用SFBC(Space Frequency Block 声所导致的符号错误率。SFBC通过在发射端增加信号的冗余度，使信号在接收端获得分集增益。发射分集方案不能提高数据率。LTE采用的SFBC技术对编码矩阵进行了改进，能保证在有天线损坏的情况下也可以正常传输，传输数据更为简单，图1为SFBC发送端基本框图。 图1 SFBC发送端基本框图对发射信号以发送分集进行传输可以获得额外的分集增益和编码增益，从而可以在信噪比相对较小的无线环境下使用高阶调制方式，但无法获取空间并行信道带来的速率红利。空时编码技术在无线相关性较大的场合也能很好地发挥效能。SFBC可以较普遍地应用于表1所示场景。表1 SFBC应用场景 发送分集发射方式对信道条件要求不高，对SNR，信道相关性，移动速度均不敏感。但是该发射方式无法获取空间并行信道带来的速率红利，发送分集方案不能提高数据率。当信道间相关性大且SNR较低或移动速度过高情况下(对应无线信道条件差)，会考虑切换到发送分集的发射方案，例如信道恶化的场景下。当信道处于理想状态或信道间相关性小时，发射端采用空分复用的发射方案，例如密集城区、室内覆盖高SNR条件等场景。2.2 空分复用技术(Spatial Multiplexing)空分复用技术是在发射端发射相互独立的信号，接收端采用干扰抑制的方法进行解码，此时的理论空口信道容量随着收发端天线对数量的增加而线性增大，从而能够显著提高系统的传输速率。空分复用允许在同一个下行资源块上传输不同的数据流，这些数据流可以来自于一个用户(单用户MIMO/SU-MIMO)，也可以来自多个用户(多用户MIMO/MU-MIMO)。单用户MIMO可以增加一个用户的数据传输速率，多用户MIMO可以增加整个系统的容量(见图2)。 图2 空间复用基本框图空分复用能最大化MIMO系统的平均发射速率，但只能获得有限的分集增益，在信噪比较小时使用可能无法使用高阶调制方式。无线信号在密集城区、室内覆盖等环境中会频繁反射，使得多个空间信道之间的衰落特性更加独立，从而使得空分复用的效果更加明显。无线信号在市郊、农村地区多径分量少，各空间信道之间的相关性较大，因此空分复用的效果要差许多。无线信号在密集城区、室内覆盖等环境中会频繁反射，使得多个空间信道之间的衰落特性更加独立，从而使得空分复用的效果更加明显。对于适用于密集城区地区的MIMO应用，可以用OpenLoop MIMO和CloseLoop MIMO两种MIMO模式选择，其中CloseLoop MIMO对环境要求较高，由于拥有PMI/RI的反馈调整，其数据可靠性较强，对于OpenLoop MIMO，其健壮性较强，对SNR要求和信道相关性要求不如前者严格(见表2，表3)。无线信号在市郊、农村地区多径分量少，各空间信道之间的相关性较大，因此空间复用的效果要差许多。表2 CL-MIMO应用场景 表3 OL-MIMO应用场景 2.3 波束赋形(Beam Forming)波束成型技术又称为智能天线，通过对多根天线输出信号的相关性进行相位加权，使信号在某个方向形成同相叠加，在其他方向形成相位抵消，从而实现信号的增益。系统发射端能够获取信道状态信息时(例如TDD系统)，系统会根据信道状态调整每根天线发射信号的相位(数据相同)，以保证在目标方向达到最大的增益；当系统发射端不知道信道状态时，可以采用随机波束成形的方法实现多用户分集(见图3)。图3 定向智能天线的信号仿真效果系统发射端能够获取信道状态信息时(例如TDD系统)，系统会根据信道状态调整每根天线发射信号的相位，以保证在目标方向达到最大的增益。波束成型技术在能够获取信道状态信息时，可以实现较好的信号增益及干扰抑制使的小区边缘性能提升(见表4)。波束成型技术不适合密集城区、室内覆盖等环境，由于反射的原因，接收端会收到太多路径的信号，导致相位叠加的效果不佳。表4 波束成型应用场景 波束赋形技术对环境要求严格，不适用于密集城区。在阿尔卡特朗讯的LTE-TDD的系统方案中，针对波束赋形技术能够适配的场景的无线信道情况不同，应用不同的波束赋形算法，从而获得最大的增益与健壮性，达到性能最优。下面对阿尔卡特方案中的几种典型的算法做简单的介绍。(1)per-RB-MRT(窄带加权)per-RB-MRT是基于EBB(Eigen Beam Forming，SEBB)波束赋形算法的一个子类；利用对每个子载波/资源块瞬时信道状态信息的特征值分解成对应的下行波束加权向量。可适用于角度扩展比较大的应用场合(如城区微小区覆盖、基站天线架设不太高的场合)；复杂度高；在信道移动性较低，信道估计质量较好的情况下，可以获得最优的波束赋形增益；在移动性较高，信道估计交差的情况下，性能不是很健壮。(2)Full-BW-EBB算法(宽带加权)Full-BW-EBB是基于EBB波束赋形算法的另一个子类，利用对每个子载波/资源块的瞬时信道状态信息“统计特性”的特征值分解形成对应的下行波束赋形的加权向量。可适用于角度扩展较大的应用场合；复杂度低于基于MRT的波束成形；在信道移动性较低，信道估计质量较好的情况下，相对于基于MRT的波束成形可获得的波束赋形增益较低；在信道移动性较高、信道估计质量较差的情况下，性能比较健壮。(3)DOA算法(基于到达方向估计)DOA基于对用户信号到达方向的估计形成下行波束赋形的加权向量。适用于具有视距路径(Line Of Sight，LOS)或角度扩展(Angle Spread，AS)较小的应用场合(如郊区宏小区覆盖、基站天线架设较高的场合)，获得高的波束赋形增益；复杂度较低；对于角度扩展较大的应用场合，有效性不高。2.4 应用场景大规模外场测试中无线通信环境边界条件复杂，布网期间众多因素均可导致网络性能的差异，应该依照不同的边界环境具体权衡与选择(见图4)。阿尔卡特朗讯也做了大量的针对各种场景的仿真与测试工作，力求提高其健壮性以适应复杂场景。 图4 MIMO多种模式的切换门限考虑MIMO的几种模式分别适用于不同的场景，按照切换的边界件来分，从离城市中心到郊区以及小区边缘，分别可以用如下传输方式布网：离基站比较近、信号较强、靠近市中心、多径衰落较强的城市中心地区，可以使用传输模式4(CL-MIMO)，由于有闭环的RI/PMI反馈，其速率稳定、误码率较低，可以获得多天线增益，但是对边界条件要求比较严格；如果环境较为恶劣，SNR较低，信道相关性稍低，可以适应传输模式3(OL-MIMO)方式；在城市郊区较为开阔、信道相关性较高的郊区地区，依照速度的不同，选择对应算法的Beam Forming算法(传输模式7)。以上各种模式均可切换成发射分集模式，发射分集模式的健壮性强，对速度、信道环境与SNR要求均不高，但是无法产生多天线速率增益，只可以享受由于多天线并行传输带来的分集增益。LTE-TDD外场大规模布网，信道边界条件复杂，使用不同的传输技术以适配不同的应用场景尤为重要。如果选择不当，不仅不能达到网络性能最优，而且会造成网络干扰加大等恶劣影响。阿尔卡特朗讯在长期的研发与测试过程中，通过多种技术来适配各种不同的无线应用场景，每种技术在相应的场景下能有效地提高其数据健壮与性能增益，波束赋形技术更可以利用时TD-LTE系统中上/下行信道互易性，针对单个用户动态地进行波束赋形，从而有效提高传输速率和增强小区边缘的覆盖性能。
中国移动面向VoLTE的TD-LTE技术白皮书(2013)-V19
面向VoLTE的TD-LTE技术白皮书（2013版）中国移动2013年6月目录1.前言 (5)2.发展愿景 (5)3.面向VoLTE的TD-LTE相关要求 (6)3.1无线网络方面 (6)3.1.1多频段组网 (6)3.1.2连续及深度覆盖 (8)3.1.3基站建设 (9)3.1.4网络性能 (10)3.1.5语音及数据业务互操作 (11)3.1.6 TDD和FDD融合组网 (11)3.2核心网方面 (12)3.2.1 EPC融合核心网 (12)3.2.2 融合用户数据HLR/HSS (12)3.2.3 IMS支持VoLTE/eSRVCC (13)3.2.4 DRA信令网 (13)3.2.5 电路域支持eMSC (14)3.2.6 LTE回传方案 (14)3.2.7 LTE流量服务 (15)3.3终端方面 (16)3.3.1 多模多频段 (16)3.3.2 VoLTE手机总体要求 (16)3.3.3终端互操作要求 (18)3.3.4终端国漫业务要求 (19)3.3.5逐步支持LTE-A部分功能 (19)3.3.6 用户卡 (19)3.4国际漫游方面 (20)3.5运营方面 (20)3.5.1告警管理 (20)3.5.2 安全管理 (21)3.5.3系统升级 (22)3.5.4设备维护重点功能 (22)3.5.5网络自组织 (22)3.5.6 网管北向接口方案 (23)3.5.7 OMC重点功能要求 (24)3.5.8 MR数据要求 (24)3.5.9 信令软采功能要求 (25)4.结束语 (25)附录1：技术要求汇总 (26)附录2：缩略语表 (37)1.前言结合产业和市场发展，中国移动发布近两年面向VoLTE的TD-LTE 网络发展技术要求，涵盖TD-LTE网络建设、终端、业务、用户发展等方面所需的端到端主要技术要求1，旨在高效推进TD-LTE产业端到端设备开发以更好的契合中国移动TD-LTE发展需求。
波束赋形
TD-LTE双流波束赋形天线技术双流波束赋形技术是TD-LTE的多天线增强型技术，是TD-LTE建网的主流技术，结合了智能天线波束赋形技术与MIMO空间复用技术，是中国移动和大唐移动共同创新的成果，也是中国通信产业技术能力的体现。
一、8天线双流波束赋形技术引入需求分析多天线技术是天线技术发展趋势，现有TD-SCDMA已经引入了8天线，TD- LTE也引入了8发2收的天线配置，到LTE-A则将引入8发8收的天线配置。
考虑到提升覆盖能力和降低引入TD-LTE的CAPEX，TD-LTE系统中引入了8天线方案。
另外，引入8天线还可以使TD-SCDMA平滑演进到TD-LTE，同时继续沿用并充分发挥TDD 系统在赋形方面的优势。
1．系统平滑演进需求目前，TD-SCDMA网络正在全国迅速铺开。
与此同时，TD-SCDMA演进技术TD-LTE也被提上了未来移动通信网络建设发展的日程。
如何在进行TD-SCDMA网络建设的同时保证能够向TD-LTE实现平滑演进已经成为了运营商和设备供应商共同关注的焦点问题。
出于系统平滑演进的考虑，大唐移动提出了产品设备共平台设计的解决方案，有效的保护网络建设现有投资，保证网络升级的快速便捷。
在主设备实现平滑演进的同时，从节约建网成本、降低建站难度等角度出发，需要尽可能保持TD-SCDMA网络已部署的天线系统不变，且可以在TD-LTE中继续使用。
为实现天线系统的平滑演进，TD-SCDMA网络中进行宏覆盖主要采用的8天线，需要在TD- LTE网络中继续使用。
2．技术演进需求波束赋形技术是一种基于小间距天线阵列的线性预处理技术，能够根据用户的信道特性进行波束赋形，具有扩大覆盖、提高系统容量、降低干扰的能力。
作为TD-SCDMA的核心技术，波束赋形技术已在中国移动3G网络中广泛使用。
在LTE技术规范Release 8版本中，引入了单流波束赋形技术，对于提高小区平均吞吐量及边缘吞吐量、降低小区间干扰有着重要作用。
TD-LTE网络技术介绍
D
U D D U
D
D D D D
S
D D D S
U
D D D U
D
D D D U
D
D D D D
转换周期为10ms表示每10ms 有一个特殊时隒。返种配置对 时延癿保证略差一些，但是好 处是10ms只有一个特殊时隒， 所以系统损失的容量相对较小
5:3 17
TD-LTE帧结构-特殊子帧
特殊子帧配 置 0 1 2 3 4 5 Normal CP DwPTS 3 9 10 11 12 3 GP 10 4 3 2 1 9 UpPTS 1 1 1 1 1 2 最大覆 盖距离 104.11 39.81 29.11 18.41 7.7 93.41 29.11
性能（D频段）
TD-LTE技术性能达到系统设计目标，在相同频率下，可接入距离不LTE FDD基本相当 在20MHz载波，上下行时隙配置为2DL:2UL,特殊时隙配置为10:2:2时，性能不LTE FDD (10MHz×2)相 当，较TD- SCDMA有显著提升 在20MHz载波，上下行时隙配置为3DL:1UL, 特殊时隙配置为10:2:2时 •终端峰值速率：等级3癿终端下行最高80Mbps（理论峰值80Mpbs）优亍FDD等级3终端癿峰值 75Mbps;上行最高8.3Mbps（理论峰值10Mbps），低亍FDD上行理论25Mpbs •小区吞吐量：下行38.3Mbps，优亍FDD 27.4Mbps；上行为6.9Mbps, 理论小亍FDD（测试结果暂缺） •业务时延：21-30ms，比LTE FDD多2-7ms ，迖小亍TD-SCDMA 时延150ms •并发业务用户数：目前各厂家设备每小匙可以支持200个上/下行速率均满足50/100kbps癿用户，约为 TD-SCDMA癿33俰
大唐移动：南京TD-LTE试验网进展迅速
C ommun icatio ns World Weekly无线通信大唐移动：南京T D -L T E 试验网进展迅速本刊记者|鲁义轩“在T D-L TE 网络规划时必须考虑其特有的系统特性，有效发挥TD -L TE 系统高速率传输、高频谱效率的技术优势。
”今年，TD-L TE 在亚洲地区（含澳大利亚和中东的亚洲部分）进展速度令人瞩目，除了中国移动之外，在开始TD-L TE 测试或商用的运营商中也不乏Bharti Ai rtel 、Reliance 、Softbank Mobile 、Omantel 、中华电信等主流运营商；另外，总部位于香港的Hutchison 3（和记黄埔）在北欧有建设FDD L TE 和TD-L TE 双模网络的计划，不排除后续在亚洲开始建设的可能性。
这是大唐移动LTE 产品线总工蔡月民在采访中给出的信息。
针对TD-LTE 在国内的规模试验以及新技术应用等问题，本刊记者与蔡月民进行了一次深入对话。
TD-L TE 试验的影响《通信世界周刊》：据您称，今年亚洲地区除了中国以外，澳大利亚、印度、马来西亚、日本、阿曼、台湾等国家和地区共有13家运营商和1所大学有T D-LT E 试验网和商用网部署计划或意向。
那么中国移动的T D LT 试验将对亚洲LT 发展起到什么样的影响作用？目前大唐参与的中国移动T D L T 试验网部署进展如何？蔡月民：中国移动今年的TD-LTE 规模试验，从某种意义上即正式宣告了TD-LTE 产业链条的各环节已经成熟，产品趋于商用。
经过本次试验之后，整个TD-LTE 产业链完成考验，L TE 产品的商用必将给亚洲乃至全球范围内青睐TD-L TE 技术的运营商以充分的信心及可靠的参考。
目前大唐移动承接的南京TD-LTE 网络建设，已在早期的两周时间内和江苏移动克服了物流、机房、传输等难题完成了第一批设备的到货和安装，并且于4月8日开通了TD -LTE 业务，实现了高速下载、高清视频播放业务等演示。
TD-LTE-Advanced候选技术性能评估研究
Ｔ ．Ｔ ｅ ａ 采用了双流波束赋形技术．通过单双流 ＤＬ ＥＲｌ ｓ ９ ｅｅ 波束的自 适应切换 ， 最大限度地提升系统的整体频谱效
２０ 年 １ ． ＵＲ正式开 始 ＩＴＡ ｖｎｅ（Ｇ 候 选 ０９ 月 Ｉ ． Ｔ Ｍ ．ｄａｃｄ４ ）
技术的征集。为了持续保持 Ｌ Ｅ的技术竞争力 ， Ｐ Ｔ ３ Ｐ于 Ｇ
长期演进系统， 并命名为Ｌ Ｅ 长期演进） ０７ １ 月， Ｔ（ 。２０ 年 ０ 中 国企业联合主流的国内外设备商 、 运营商以及研究机构， 在
３ Ｐ Ａ １ ５ 次小组会提议并通过了统一的 Ｔ Ｄ制式 Ｇ ＰＲ Ｎ 第 １ Ｄ
的 帧 结 构 ．并 将 Ｌ Ｅ Ｔ Ｄ 正 式 命 名 为 Ｔ —Ｔ ， Ｔ Ｄ ＤＬ Ｅ 为 Ｔ ． Ｄ Ａ等Ｔ Ｄ ＯＳ Ｍ Ｃ Ｄ 技术的进一步发展演进奠定了基础。 Ｔ ． Ｅ采用了多人多出天线（ Ｉ Ｏ 关键技术 ， ＤＬ Ｔ ＭＭ ） 基站 （ ｏ ｅ ｏｅ ， Ｂ 支持 ２ ／ 根发送天线 ， ｅ ｌ ｄＮ ｄＢ ｅ ） ｖｖ Ｎ ／８ ４ 移动台端支
为Ｔ ． ＥＡ ｖｎｅ ， ＤＬ ．ｄａｃｄ 并作为中国的Ｉ ＴＡ ｖｎｅ 候选技 Ｔ Ｍ ．ｄａｃ ｄ 术提交 ＩＵＲ Ｔ ．。在 Ｒ ｌ ｓ １ ｅａ ｅ ｅ ０中， 为了进一步降低小区间的
干扰和提升系统的整体频谱效率 ． ．Ｔ ．ｄａｃ Ｔ Ｌ ＥＡ ｖｎｅ Ｄ ｄ采用 了多用户 Ｍ Ｍ （ ＵＭＭ ） Ｉ Ｏ Ｍ ．Ｉ ０ 和多点协作传输技术（ｏ Ｐ 。 ＣＭ ）
２ｏ 年４月正式开始 ＬＥ的后续演进技术 ｍ ．ｄａｃｄ ０８ Ｔ Ａ ｖｎｅ
的研究和标准化 ，并于 ２０ 年将包括 Ｆ Ｄ和Ｔ Ｄ制式 ０９ Ｄ Ｄ
的 ＬＥＡ ｖｎｅ 候选技术正式提交 ＩＵＲ Ｔ ．ｄａｃｄ Ｔ ． 。同时， 中国也
TD-LTE多天线技术应用研究
Ｍ — Ｉ ＯLeabharlann ＵＭ Ｍ 单层 闭 环空 间复用 限定 在单 流 传
输 ，Ｅ需要上 报 Ｐ 和信 道 质量 信 息 （ Ｑ ） Ｕ ＭＩ Ｃ Ｉ 。ＭＵ — ＭＩ ＭＯ是基 站使用 相 同时频 资 源将 多个 数 据流 发 送 给不 同用 户 ， 收端 利 用 多根 天 线 对 干扰 数 据 流 进 接
关 键 词 ： 天 线 ；Ｄ Ｌ Ｅ 传 输模 式 ； 间 复 用 ； 束 赋 形 多 Ｔ —Ｔ 空 波
户 ＭＭ 、 Ｉ Ｏ 单层闭环空间复用 、 单流波束赋形 以及双
Ｕ 引 吾 流 波束 赋形 。其技 术 描述及 应用 场景 ， 如表 １ 所示 。
表 １ 多天线传输模式在 Ｌ Ｅ 系统 中的应用 Ｔ
集、 空间复用 、 多用户 Ｍ Ｍ Ｉ Ｏ和波束赋形等传输 模
式； 在上 行链 路 ， 多个 用户 组成 的虚拟 ＭＩ ＭＯ也进 一 步 提高 了上 行 的 系统 容 量 。通 过 引入 多 天 线 技术 ，
一
方面可 以提升 Ｔ ．Ｔ Ｄ Ｌ Ｅ系统网络性能 ， 改善小 区整
体用 户体验 ； 另一 方 面 有 助于 同 Ｆ Ｄ系统 未 来实 现 Ｄ 共平 台 ， 促进技 术融合发 展和 降低 整体 网络 成本 。本
升， 只能 得到 由于 多天线 并行传 输带 来 的分集增 益 。
１ ３ 空间复 用 ．
户 的信 噪 比 ， 而提 高用 户 的接 收性 能 。 从 在 Ｌ ＥＲ Ｔ ８定 义 了单 流 波束 赋形 是 基 于专 用 导 频 的传 输模 式 。传 输 过 程 中 ， Ｅ通 过 专 用 导 频 测 Ｕ
以及 Ｓ Ｒ要 求 均不 高 ， 是 无法产 生 多天线 速率 提 Ｎ 但
Ｒ ：１ 的闭环空 问复 用 ， 射端 采 用 单 层 预编 码 ， ， 时 发 使其 适应 当前 的信道 。
移动基站天线及波束赋形天线研究
移动基站天线及波束赋形天线研究一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，移动基站天线及波束赋形天线在提升网络覆盖、增强信号质量和提高频谱效率等方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在深入研究移动基站天线及其波束赋形技术，探讨其设计原理、性能优化和应用前景。
本文将介绍移动基站天线的基本原理和分类，包括其工作原理、辐射特性以及不同类型天线的优缺点。
随后，将重点分析波束赋形天线的关键技术，如波束形成算法、阵列结构设计和信号处理技术等。
通过理论分析和实验验证，本文旨在揭示波束赋形天线在提高信号增益、降低干扰以及提升系统容量等方面的优势。
本文还将关注移动基站天线及波束赋形天线在实际应用中的挑战与解决方案。
例如，如何在复杂电磁环境下实现高效的天线布局和波束管理，以及如何在保证性能的同时降低天线系统的成本和复杂度。
本文将对移动基站天线及波束赋形天线的未来发展趋势进行展望，探讨新技术、新材料和新工艺对天线性能的影响，以及天线系统在5G、6G等未来通信网络中的应用前景。
通过本文的研究，旨在为无线通信领域的科研人员、工程师和决策者提供有益的参考和借鉴。
二、移动基站天线概述移动基站天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，其主要作用是实现无线信号的收发和波束赋形，从而确保无线通信的顺畅进行。
随着移动通信技术的不断发展和用户需求的日益增长，移动基站天线也在不断演进和优化。
移动基站天线通常由多个天线单元组成，这些天线单元按照一定的排列方式组成阵列，以实现信号的定向传输和接收。
根据不同的应用场景和频段，移动基站天线可以分为多种类型，如全向天线、定向天线、扇形天线等。
其中，全向天线能够向各个方向均匀地辐射信号，适用于覆盖范围广、用户分布均匀的场景；定向天线则能够将信号集中向特定方向传输，适用于需要高精度覆盖和减少干扰的场景。
除了天线类型外，移动基站天线的性能还受到天线增益、波束宽度、极化方式等多个因素的影响。
天线增益决定了天线辐射信号的强度，而波束宽度则决定了天线覆盖的区域范围。
无线通信技术中的多天线与波束赋形
无线通信技术中的多天线与波束赋形随着无线通信技术的不断发展，人们对于通信质量的要求也不断提高。
为了提高通信系统的性能和容量，多天线与波束赋形技术逐渐被广泛应用。
本文将详细介绍多天线与波束赋形技术的概念、原理、应用以及未来发展。
一、多天线技术的概念和原理1. 多天线技术是指在无线通信系统中采用多个天线来进行信号的传输和接收。
通过多个天线同时发射或接收信号，可以提高信号的传输速率和可靠性。
2. 多天线技术的原理是利用空间分集和空间复用的特性，在无线信道中进行信号的干扰与抑制。
通过合理设计天线的位置和数目，可以实现信号的分集和多用户之间的空间复用。
二、多天线技术的应用1. 天线分集：通过多个天线同时接受信号，可以增加接收到的信号幅度，从而提高信号的可靠性和抗干扰性。
这在移动通信系统中尤为重要，可以有效应对信道衰落、多径效应等问题。
2. 空间复用：通过多个天线同时发送信号，可以将同一个频段的信号分别发射到不同的方向，从而实现对不同用户的服务。
这在无线局域网和蜂窝通信系统中应用广泛，可以提高系统的容量和覆盖范围。
三、波束赋形技术的概念和原理1. 波束赋形技术是指通过优化天线阵列中各个天线的相位和幅度，使得发射或接收信号在特定方向上形成一个或多个波束。
通过准确控制波束的方向和形状，可以提高信号的增益和定向性。
2. 波束赋形技术的原理是利用干涉理论和波的传播特性，在天线阵列中产生相干干涉，从而实现波束的形成。
通过调节天线的相位和幅度，可以实现对波束的精确控制。
四、波束赋形技术的应用1. 数据传输：通过优化波束的方向和形状，可以提高信号的增益和方向性，从而提高数据传输的速率和可靠性。
这在高速移动通信和室内分布式系统中尤为重要。
2. 网络覆盖：通过调整波束的方向和形状，可以实现对特定区域的覆盖，从而提高系统的容量和覆盖范围。
这在城市热点区域和农村边缘地区的网络建设中具有重要意义。
3. 干扰抑制：通过调整波束的方向和形状，可以减小对附近用户的干扰，从而提高系统的抗干扰性能。
TD—LTE系统中基于奇异值分解的高效波束赋形方法
２１ ０ ０年 ８月
电讯技术
Ｔ ｌｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇ ｅｅ ｏ ｎ ｃ ｔ ｇｎｅ ｒｎ ｏ
Ｖ０ ． ０ Ｎｏ． １５ ８
Ａｕ ．２ １ ｇ ００
文章 编号 ：０ １ ９ Ｘ（０ ０ ０ —０ ４ —０ １０ —８３ ２ １ ）８ ０ ６ ６
ｓｉ －ａｅ Ｖ ｂａ ｅｍ ｏ ｎ ｔ ｎ ｅ ｈ ｎ ｅｔ ； ｏ ｏ ｙｔｅｐｅｉ ｅ ｔ ｇｖｃ ｒ ａ ｅ ｉｏ ｂｓｄＳ Ｄ ｔ ｏｔｎｂａ ｆ ｍｉ ａ ｅ ａｗ ｉ ｒ ｇｖｃ ｒ ｎ ｔ ｎ ｒ ｓ ｗ ｉ ｉ ｅｔ ｎｂ ｔｎ ｏ ｉ ｒ ｇｎ ｎ ｇｉ ｏ ｌ ｈ ｃｅ ｇ ｎ ｈ ｏｃ
收敛的问题 ， 出一种基 于奇异值分解的高效波束赋形方法。该方法利用 系统终端侧仅有 ２ 提 根天线 的 系统特性 ， 用基 于 ２ 采 ×２矩 阵特征 值 分解公 式 的矩 阵信 道 奇 异值 分解 获得 波束 赋 形 天 线加 权 向 量； 不仅 可以 直接 获得 精 确 的加 权 向量 ， 而且 相 对 于传 统 迭代 方 法 大幅 降低 了复 杂度 。理 论 分析 和
Ｔ Ｄ—Ｌ Ｅ系统中基于奇异值分解 的高效 波束赋 形方法 Ｔ
樊 迅 ， 郭 彬 ， 曹 伟 ， 蒋智宁
（ 海 贝 尔 股 份 有 限 公 司 ， 海 ２０ ７ ） 上 上 ００ ０
摘
要 ： 了克服 Ｔ 为 Ｄ—Ｌ Ｅ 系统 中传 统 的基 于矩 阵信 道 的迭 代 波 束赋 形 方法 复 杂度 较 大且 可 能 不 Ｔ
ｓｍｕ ａｉｎ ｒｓ ｌ ｏ ｆｒ ｔｅ ｖ ｉｉ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｍｅｈ ｄ． ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｃ ｎ ｉｍ ｈ ａ ｄ ｔ ｏ ｒｐ ｓ ｔ ｏ ｓ ｌ ｙ ｈ
安捷伦推出业界首款适用于TD-LTE和波束赋形的8通道射频测量解决方案
安捷 伦副总裁兼软 件和模块化解决方案 事业 部总经理 ＭａｋＰｅｐ ｉｔ ： “ ｒ ｉｒｏｎ说 我们的客 户致 力于推动 无线 通信技术 和标准的 不断演进 。增 强型Ｎ７ ０ Ａ平 台拥 有多达８ １９ 个测量 通道 ，可帮助客户实现这一 目标。”
［］ 李同松 ． ５ 基于Ｚ ｇ ｅ 术的 室内定 位系统 研究 与实现 ｉＢｅ技
［ ． 连 理 工大 学 ，２ ０ ． Ｄ】 大 ０８
［］魏 斌 ，虞致 国 ，等． ６ 局部无线定位 系统 中的高精 度定位 算法研 究［ ＿ Ｊ 电子与封 装，２ １ ，１ ８ ］ ０ １ １（ ）：２ —８ ５２ ．
作者简介 ：
虞致国 （９ ９ ） ，男 ，江西万 １７ 一 年 人 ，博士 ，高级 工程 师 ，现就 职于 中国 电子科 技集团 公司第五十八 研究 所 ，研 究方 向为 系统设计 。
图７ Ｃ 件 界 面 Ｐ 软
息 强
安捷伦推 出业界 首款适用于Ｔ Ｌ Ｅ Ｉ Ｄ—Ｔ ￣ 波束赋形的８ Ｉ 通道射频测量解决方案
安捷 伦科 技公 司 日前 宣布推 出业界 领先的Ｎ７ ０ Ａ多 １９ 通 道信号分 析仪增 强功能 ，包括Ｌ Ｅ天线波束 赋形５ Ｌ Ｅ Ｔ Ｆ Ｔ ． Ｕ Ａｄ ａ ｃ ｄ ｖ ｎ ｅ 载波 聚合 ，可满 足新 兴多通 道Ｌ Ｅ、Ｔ Ｌ Ｅ、 Ｔ Ｄ－ Ｔ Ｌ Ｅ— ｖ ｎ ｅ ￣ ＭＩ Ｔ Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｎ ＭＯ射频 测量 的 要求 。 凭借Ｎ７ ０ Ａ １９ 在 Ｗｉ ＭＡＸＴ Ｉ Ｔ ＭＯＮ 量 方面 的优 势 ，新 的增 强 Ｍ￣ Ｌ Ｅ ＭＩ Ｊ ］ Ｉ
软件采用Ｖ ｓ ａ ｂ ｓ 编写 ，其界面如 图７ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ 所示 。 图形部 分 为实 时数据 显示 区域 。当定位 网络组建 成
LTE技术的介绍
FEC 通信系统
Data Sending
FEC Coding
Channel
FEC Decoding
Data Receiving
优势:
更高的系统传输效率; 自动错误纠正，无需反馈及重传; 低时延.
劣势:
可靠性较低; 对信道的自适应能力较低 为保证更高的可靠性需要较长的码，因 此编码效率较低，复杂度和成本较高
扰； 系统的空间复用增益：可以构造空间正交的信
道，从而成倍地增加数据率； 因此，充分地利用MIMO 系统的这些优秀品质
能够大幅度地提高系统容量、获得相当高的频 谱利用率，从而可以获得更高的数据率、更好 的传输品质或更大的系统覆盖范围。
波束赋形技术
波束赋形是一种应用于小间距的天线阵列多天线传输技术，其主要原理 是利用空间的强相关性及波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使辐射方 向图的主瓣自适应的指向用户来波方向，从而提高性噪比，提高系统容量或者 覆盖范围。
TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution（时分 长期演进),TD-LTE 项目是近两年来3GPP启动的最大 的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的 技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主 要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下 行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区 边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，
特殊子帧中DwPTS 和UpPTS的长度是 可配置的，满足 DwPTS、GP和 UpPTS总长度为 1ms 。
Uplinkdownlink configuration
0 1 2 3 4 5 6
Configuration
0 1 2 3 4 5 6 7 8
TD-LTE外场测试注重创新 终端芯片仍是瓶颈
《 信世 界 周 刊 》： 通 中移 动 将 在今
Ｌ Ｅ 术 、 品和 解决 方 案 方 面， 哪些 Ｔ技 产 有
特 色与创 新 ？
年 底 前在 北京 、 海 等 大城 市率 先 启 动 上
大 规 模 外场 测试 ， 认 为， 您 与此 前 的 测 试 相比 ， 次 大规 模 测 试 有何 不 同？对 此
与 ３ 终 端 进 行 了 Ｕｕ ＯＴ 试 ， 括 家 测 Ｊ 包
Ｓ － ｒ ｓ ｏ ， 星 和 Ｉｎ ｆ ｅ。 Ｔ Ｅｉ ｓ ｎ 三 ｃ ｎ ｏｉ ｉ ｄ
芯 片的厂商 ， 也是最 早演 示３ ４ Ｇ／ Ｇ切 换 的厂商 ， 并积 极 参加 了工信 部 相关
测试。
廖 镭 鸣 ：８天 线 双 流 波 束 赋 形 技 术 是 大 唐 移 动 和 中国 移 动 共 同提
廖 镭 鸣 ：外 场 测 试 对 推 动 ＴＤ— Ｌ 产 业化 发 展 具 有 非 波 束赋 形 ，
还 需要尽快推动 支持。
《 信 世 界 周 － 》： 备 商 在Ｔ － 通 ｔ １ 设 Ｄ
地组 织了Ｔ Ｄ—Ｌ 外场测 试 ， 与厂 ＴＥ 参
廖薯鸣
濑骥 瓣 嫩 辫 黼藕 黪
廖镭 鸣 ： 唐移 动一直 致 力于与 大
终 端／ 片厂 家进 行 互联 互 通 测 试 ， 芯
出 的ＴＤ—Ｌ Ｅ 强 型 技 术 ， 已 获 得 Ｔ 增 现 大 部 分 系 统 厂 家 的 认 可 ， 都 推 出 了 并 ２６ ｚ 段 ８ 道 ＲＲ 支 持 。 终 端 ＧＨ 频 通 Ｕ 但
Ｒ Ｓ ０ ０ 系 列 产 品 ， 括 室 内、室 Ｂ ６ ０的 包
与的Ｔ － Ｔ ｔ 场 测 试 中， 供 了什 幺设 Ｄ ＬＥ￣ ＂ 提
智能天线未来新技术-许宁
中
多用户MIMO（MU-MIMO）：将TM8双流分配给两个用户
国
移
新技术方案
动
20
单用户双流
12 年
vs.
天
线产Biblioteka 双用户单流（MU-MIMO）
业
新
技 术
由于终端限制，基站获取双流信道信息困难，导致双流赋形效果下降
研
讨
TM8工作在单用户双流时，由于两流相互干扰，某些信道条件下性能下降
会
上行MU-MIMO
4
中
国
由于TM8双流与用导频开销稍大，在信号极好时采用 TM3双流峰值速率更高
动
20
TM3/8自适应
12 年
结合波束赋形和空分复用，同时提高链路质量和容量 TM3
移
天
TM8双流波束赋形：
线
TM8双流
TM3/8自适应 – 外场某厂商测试结果
单用户吞吐量（邻小区70%加扰）
70.00 60.00 TM3/7 TM3/8 50.00
推动主设备厂商提高新技术的算法成熟度和性能 推动终端厂商支持TM8
11
中
下一步工作
国
移
经外场初步验证， TM3/8自适应、上行MU-MIMO性能增益明显
动
20
12 年
链路性能相比MRC有 大幅提高
天
线
小区吞吐量提升40%
产
业
主流厂商均支持
中 国 移 动 20 12 年 天 线
产
谢谢！
业 新
技 术
中
国
移
动
20
12 年
中国移动研究院无线所
2012年11月
天
LTE天线单双流BF-MIMO及其参数学习总结
TD-LTE网络中的多天线技术在无线通信领域，对多天线技术的研究由来已久。
其中天线分集、波束赋形、空分复用(MIMO)等技术已在3G和LTE网络中得到广泛应用。
1 多天线技术简介根据不同的天线应用方式，常用的多天线技术简述如下。
上述多天线技术给网络带来的增益大致分为：更好的覆盖(如波束赋形)和更高的速率(如空分复用)。
3GPP规范中定义的传输模式3GPP规范中Rel-9版本中规定了8种传输模式，见下表。
其中模式3和4为MIMO技术，且支持模式内(发送分集和MIMO)自适应。
模式7、8是单/双流波束赋形。
原则上，3GPP对天线数目与所采用的传输模式没有特别的搭配要求。
但在实际应用中2天线系统常用模式为模式2、3；而8天线系统常用模式为模式7、8。
在实际应用中，不同的天线技术互为补充，应当根据实际信道的变化灵活运用。
在TD-LTE系统中，这种发射技术的转换可以通过传输模式(内/间)切换组合实现。
上行目前主流终端芯片设计仍然以单天线发射为主，对eNB多天线接收方式3GPP标准没有明确要求。
2 多天线性能分析针对以上多天线技术的特点及适用场景，目前中国市场TD-LTE主要考虑两种天线配置：8天线波束赋形(单流/双流)和2天线MIMO(空分复用/发送分集)。
2.1 下行业务信道性能下图是爱立信对上述传输模式的前期仿真结果：在下行链路中，2、8天线的业务信道在特定传输模式下性能比较归纳如下：•8X2单流波束赋型(sbf)在小区边缘的覆盖效果(边缘用户速率)好于2X2空分复用，但小区平均吞吐速率要低于2X2 MIMO场景。
•8X2双流波束赋型(dbf)的边界速率要略好于2X2天线空分复用。
对于小区平均吞吐速率，在正常负荷条件下，二者性能相当。
在高系统负荷条件下，8X2双流波束赋型(dbf)增益较为明显。
在实际深圳外场测试中，测试场景为典型公路环境。
虽然站间距与城区环境相同，但无线传播条件更接近于郊区的特点，即空旷环境较多，信道相关性较强，有利于8天线波束赋形技术。
大唐移动全面实现TD向TD-LTE的平滑演进
１共 模 方 案
共 模 方 案 即 两 个 系统 同 一 时 间 协 同工 作 。ＢＢ Ｕ仅 需 配 置 相 同 的 两 套 板
时， Ｄ Ｔ 天线 的上行 边缘 速率 为 Ｔ —Ｌ Ｅ ８ ５ ０ ｂｔｓ ２ ０ ｋ ｉ ， 天线 的上 行边 缘 速率 为 ／
覆盖半 径 。
多网融合 、 共覆盖 ： 多系统共存 现象必将 长期存 在，
多系 统 的 网络 覆 盖 应 进 行 合 理 规 划 。 ＴＤ—Ｌ Ｅ 为ＴＤ的 后 续 演 进 技 Ｔ 作
术 ， 何 继 承 ＴＤ已有 的 关 键 技 术 和 如 网络 建设成 果 ， 以最 小 的代 价 实 现 平
过 软 件 升 级
吞 吐 量 、降 低 小 区 间 干 扰 ， 现 Ｔ 实 Ｄ和
Ｔ Ｌ Ｅ 络 的 同覆 盖 。 Ｄ— Ｔ 网
和更换 少量板卡即可演进 为Ｅ Ｃ Ｐ 。
大唐 移动 的无线 侧产 品 （ ｕ ａ ＢＢ ｓ ＲＲ 支 持 转 模 和 共 模 两 种 方 案 ， Ｕ） 如
图１ 示 。 所
大唐移动全面实现
自组网技术在实现有效降低运营成本的同时提供 了更高的网络 性能及使用效率。
王 红
升级便 可支持Ｔ Ｌ Ｅ Ｄ— Ｔ 。
８ 天线双流波束赋型技术
双 流 波 束 赋 形 技 术 是ＴＤ— Ｔ 的 ＬＥ
多 天 线 增 强 型 技 术 ， 合 了智 能 天 线 结
波 束 赋 形 技 术 与 Ｍ ｌ ０空 间 复 用 技 Ｍ 术 ， 中 国 移 动 和 大 唐 移 动 共 同创 新 是 的成 果 。利 用 该 技 术 能 够 有 效 提 高 系
TD-LTE技术原理介绍
TD-LTE和TD-SCDMA邻频共存（3）
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• TD-SCDMA与TD-LTE邻频共存时，需要严格时隙对齐，当TD-SCDMA配置为2UL:4DL时，TD-LTE需用 配置1UL:3DL，特殊时隙3:9:2或3:10:1与其匹配 • DwPTS均仅占用3个符号，无法传输业务信道，为了提高业务信道的容量，又满足邻频共存时两个TDD系 统的GP对齐，建议增加DWPTS的符号数，在短CP情况下，增加新的特殊时隙配比6:6:2；在长CP下情况 下，增加新的特殊时隙配比5:5:2
MRC （最大比合并）
• 线性合并后的信噪比达到最大化
• 相干合并：信号相加时相位是对齐的 • 越强的信号采用越高的权重
•
适用场景：白噪或干扰无方向性的场景
IRC（干扰抑制合并）
• 合并后的SINR达到最大化
• 有用信号方向得到高的增益 • 干扰信号方向得到低的增益
• 适用场景：干扰具有较强方向性的场景。
增加新的特殊时隙配比需要修改标准，目前已经将该要求写入R11版本， 后续将考虑如何在R9版本中引入该要求。
特殊子帧
关键技术 帧结构 物理信道 物理层过程
• TD-LTE特殊子帧继承了TD-SCDMA的特殊子 帧设计思路，由DwPTS，GP和UpPTS组成。 • TD-LTE的特殊子帧可以有多种配置，用以改 变DwPTS，GP和UpPTS的长度。但无论如何 改变，DwPTS + GP + UpPTS永远等于1ms
• 传输模式是针对单个终端的。同小区不同终端可以有不同传输模式 • eNB自行决定某一时刻对某一终端采用什么传输模式，并通过RRC信令通知终端 • 模式3到模式8中均含有发射分集。当信道质量快速恶化时，eNB可以快速切换到模式内发射分集模式
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TD-LTE双流波束赋形天线技术创新双流波束赋形技术是TD-LTE的多天线增强型技术，是TD-LTE建网的主流技术，结合了智能天线波束赋形技术与MIMO空间复用技术，是中国移动和大唐移动共同创新的成果，也是中国通信产业技术能力的体现。
一、8天线双流波束赋形技术引入需求分析多天线技术是天线技术发展趋势，现有TD-SCDMA已经引入了8天线，TD- LTE也引入了8发2收的天线配置，到LTE-A则将引入8发8收的天线配置。
考虑到提升覆盖能力和降低引入TD-LTE的CAPEX，TD-LTE系统中引入了8天线方案。
另外，引入8天线还可以使TD-SCDMA 平滑演进到TD-LTE，同时继续沿用并充分发挥TDD系统在赋形方面的优势。
1．系统平滑演进需求目前，TD-SCDMA网络正在全国迅速铺开。
与此同时，TD-SCDMA演进技术TD-LTE也被提上了未来移动通信网络建设发展的日程。
如何在进行TD-SCDMA网络建设的同时保证能够向TD-LTE实现平滑演进已经成为了运营商和设备供应商共同关注的焦点问题。
出于系统平滑演进的考虑，大唐移动提出了产品设备共平台设计的解决方案，有效的保护网络建设现有投资，保证网络升级的快速便捷。
在主设备实现平滑演进的同时，从节约建网成本、降低建站难度等角度出发，需要尽可能保持TD-SCDMA网络已部署的天线系统不变，且可以在TD-LTE中继续使用。
为实现天线系统的平滑演进，TD-SCDMA网络中进行宏覆盖主要采用的8天线，需要在TD- LTE网络中继续使用。
2．技术演进需求波束赋形技术是一种基于小间距天线阵列的线性预处理技术，能够根据用户的信道特性进行波束赋形，具有扩大覆盖、提高系统容量、降低干扰的能力。
作为TD-SCDMA的核心技术，波束赋形技术已在中国移动3G网络中广泛使用。
在LTE技术规范Release 8版本中，引入了单流波束赋形技术，对于提高小区平均吞吐量及边缘吞吐量、降低小区间干扰有着重要作用。
但是，面对LTE Release 9以及LTE-Advanced系统的更高速率需求，有必要对波束赋形技术加以扩展。
以LTE定义的最大发天线数8天线为例，由多天线理论可知，8×2天线系统的单用户MIMO至多可以同时传输两个数据流，这就意味着LTE Release 8规范中的单流波束赋形技术并没有充分开发信道容量。
根据信道容量相关理论可知，信道容量为信噪比的对数函数，随着信噪比提升，容量增加趋势越来越缓；在高信噪比情况下，将某个数据流的功率降低一半并不会导致该数据流容量大幅降低，此种情况利用另一半功率来发送一个新的数据流将会极大地提升传输容量。
为满足TD-LTE系统中使用8天线以及扩展波束赋形技术以提升容量的需求，中国移动和大唐移动共同推出了采用8天线配置的双流波束赋形技术。
二、双流波束赋形技术介绍双流波束赋形技术应用于信号散射体比较充分的条件下，是智能天线波束赋形技术（即单流波束赋形技术）和MIMO空间复用技术的有效结合，在TD-LTE系统中，利用TDD信道的对称性，同时传输两个赋形数据流来实现空间复用，并且能够保持传统单流波束赋形技术广覆盖、提高小区容量和减少干扰的特性，既可以提高边缘用户的可靠性，同时可有效提升小区中心用户的吞吐量。
根据多天线理论可知，接收天线数不能小于空间复用的数据流数。
8天线双流波束赋形技术的使用，接收端至少需要有2根天线。
根据调度用户的情况不同，双流波束赋形技术可以分为单用户双流波束赋形技术和多用户双流波束赋形技术。
1．单用户单用户双流波束赋形技术，由基站测量上行信道，得到上行信道状态信息后，基站根据上行信道信息计算两个赋形矢量，利用该赋形矢量对要发射的两个数据流进行下行赋形。
采用单用户双流波束赋形技术，使得单个用户在某一时刻可以进行两个数据流传输，同时获得赋形增益和空间复用增益，可以获得比单流波束赋形技术更大的传输速率，进而提高系统容量。
2．多用户多用户双流波束赋形技术，基站根据上行信道信息或者UE反馈的结果进行多用户匹配，多用户匹配完成后，按照一定的准则生成波束赋形矢量，利用得到的波束赋形矢量为每一个UE、每一个流进行赋形。
多用户双流波束赋形技术，利用了智能天线的波束定向原理，实现多用户的空分多址。
3．标准进展双流波束赋形技术的标准化进程是中国移动和大唐移动共同努力推动的过程。
2007~2008年，中国移动和大唐移动在IMT-Advanced技术组和标准子组上分别提交了关于双流波束赋形技术的整体解决方案，都获得了通过。
在3GPP双流波束赋形技术立项之前，大唐移动从2008年6月开始在LTE- Advanced（Release 10）技术范围内开始推动该技术。
2009年3月，双流波束赋形技术在3GPP完成立项，相关标准化工作在RAN 1展开讨论。
2009年12月，双流波束赋形技术的标准化工作已经基本完成，相关协议规范（TS 36.211、TS 36.212、TS 36.213、TS 36.331等）已在12月发布的最新版本中包括双流波束赋形技术相关标准内容，目前仅剩下射频相关指标未完成标准化，预计会在2010年一季度完成。
4．具体实现4+4双极化天线是一种典型的8天线形态，其天线形态适合使用双流波束赋形技术。
TD-SCDMA现有网络中的4+4双极化天线支持F+A+E频段，若今后在此频段内支持TD-LTE，则现有4+4双极化天线可以实现由TD- SCDMA向TD-LTE的平滑演进，可在TD-LTE系统中继续使用。
分析双流波束赋形技术的实现难易度。
从研究角度来看，双流波束赋形技术可认为就是多天线信道奇异值分解算法的典型应用，并没有太多新的理论问题需要解决；从信号处理的角度来看，其实现机制基本已经成熟，更多的工作是算法优化问题。
由上可知，基于现有的理论研究和信号处理技术，基于大唐移动对智能天线波束赋形技术的深入理解，双流波束赋形技术的实现非常简单，可以很快的应用于TD-LTE 系统。
5．应用场景8天线双流波束赋形技术是TD-LTE建网的主要技术，应用于室外场景的宏小区覆盖，可以有效的增加空间隔离度，降低数据流之间的干扰。
大唐移动提出TD-LTE的组网方案如图所示。
利用4+4双极化天线，使用双流波束赋形技术实现室外宏小区覆盖。
采用1+1双极化天线进行室外街道站的覆盖，作为宏覆盖的补盲。
在室内采用2×2 MIMO进行微小区覆盖。
三、8天线双流波束赋形技术优势1．系统吞吐量提升，构建高品质TD-LTE网络双流波束赋形技术可以有效的提高TD-LTE系统的吞吐量性能。
相比于TD-LTE 的基本天线配置方式 2×2 MIMO，采用8×2双流波束赋形技术在扇区吞吐量和边缘吞吐量都有较大提升。
根据IMT-Advanced的评估结果可知，8天线双流波束赋形相比于2 天线MIMO扇区吞吐量最大提升约80%，边缘吞吐量最大提升约130%。
2．小区半径提升，降低建网CAPEX投入由TD-LTE覆盖理论分析可知，TD-LTE 2天线的覆盖能力受限于上行业务信道。
根据仿真评估，以上行业务信道边缘速率64Kbps为前提，TD-LTE 8天线的小区覆盖半径约为TD-LTE 2天线的2倍。
相比于TD-LTE 2天线的网络建设，8天线的使用有效降低了TD-LTE站点数量，降低了TD-LTE建网CAPEX。
TD-LTE采用8天线的覆盖半径与TD-SCDMA覆盖半径相当，可以实现与 TD-SCDMA共覆盖、共站址。
在TD-SCDMA向TD-LTE平滑演进的过程中，现有的站址、天馈系统等资源都可以复用，进一步降低TD-LTE 建网CAPEX。
根据TD-SCDMA网络建设经验可知，实际建网时的单站覆盖半径可能只有500米甚至更小。
以TD-SCDMA实际覆盖半径作为TD-LTE的覆盖评估前提，分析TD-LTE 2天线和8天线的覆盖性能。
根据仿真评估可知，TD-LTE 8天线可以有效的改善受限问题，在提高边缘速率的同时，有效地扩大覆盖半径。
TD-LTE 2天线和8天线覆盖能力分析如上图所示。
当覆盖半径为500米时，TD-LTE 8天线的上行边缘速率为500kbps，2天线的上行边缘速率为64Kbps。
可知，在实现与TD-SCDMA实际覆盖半径相同时，TD-LTE 8天线的边缘速率相对于TD-LTE 2天线有明显优势，而TD-LTE 2天线的边缘速率相比于TD-SCDMA却并没有明显提高。
TD-LTE 2天线若要实现500kbps的边缘速率，其覆盖半径只有280米左右，无法实现与TD-SCDMA系统的共站址、共覆盖。
根据以上分析，可以认为，TD-LTE采用8天线可以极大提升覆盖能力，在保证与 TD-SCDMA共覆盖的前提下体现TD-LTE高速率的特点。
四、大唐移动率先发布双流波束赋形技术2009年12月，大唐移动在大唐电信集团北京总部举行了以“创新技术，成就梦想”为主题的TD-LTE新技术发布会，在业内率先发布双流波束赋形技术，建设了TD-LTE演示网，进行了8天线双流波束赋形技术的性能演示。
TD-LTE发布会演示网，其覆盖范围是北京市海淀区学院路从学院桥到学知桥的路段。
具体演示方案是在演示车的行驶过程中，随着实时信道环境的变化，体验TD-LTE 8天线双流波束赋形技术相比于2天线MIMO技术的吞吐量性能优势。
在演示过程中，可以明显体验到8天线的覆盖能力好于2天线。
在演示路段的两端，已经接近2天线的覆盖边缘，此时2天线的吞吐量性能受到影响发生衰落，8天线依然保持平稳数值。
当演示车行驶在演示路段边缘的立交桥下时，受到桥体遮挡，信号接收受到影响，2天线发生严重衰落，吞吐量下降明显。
8天线也受到一定影响，但吞吐量性能只是略有降低，仍保持稳定数值。
统计整个演示过程中的数值变化可知，8天线双流波束赋形技术相比于2天线MIMO，频谱效率平均优势约为40~50%。
五、结束语8天线双流波束赋形技术的引入，为实现TD-SCDMA系统向TD-LTE系统的平滑演进提供了技术保障。
其有效提升吞吐量和边缘覆盖的性能优势也使其成为TD-LTE创新技术中备受关注的亮点。