TD-LTE双流波束赋形技术

TD-LTE为了追求更高的传输速率，在LTE R9中引入了智能天线双流波束赋形技术，即在TD-SCDMA现有的智能天线上，引入两个数据流，对于每个数据流分别进行波束赋形。该技术把智能天线波束赋形技术与MIMO系统的空间复用技术结合在一起，相应的，把智能天线带来的赋形增益和干扰抑制增益与MIMO带来的空间复用增益结合在一起。

多天线是天线技术发展趋势，现有TD-SCDMA已经引入了8天线，理论上可以带来9dB波束赋形增益，有效地增加了小区的覆盖范围，降低了系统干扰。在TD-LTE网络基站侧也引入了8发2收的天线配置，到LTE-A则引入了8发8收的天线配置。在TD-LTE中引入8天线，一方面提升了网络的覆盖能力，同时也降低了TD-LTE的成本，另一方面可以充分发挥TDD系统在波束赋形方面的优势，可以满足TDD系统平滑演进的需求。

传统的智能天线波束赋形技术

通常的波束赋形技术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信道的强相关性和波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使方向图的主瓣指向用户来波方向，这样保证终端收到的信号有最大的接收功率，并降低了对其他方向的干扰。

而LTE利用MIMO技术，可以在不增加带宽资源的情况下，显著的提升网络容量。多天线理论表明，假设发送天线数和接收天线数分别为nT与nR，则MIMO系统的容量为单入单出(SISO)系统的min(nT,nR)倍，这是传统的其他技术所做不到的。因而在LTE系统中引入MIMO技术，极大地满足了更高的传输速率的而要求。

图1: 智能天线波束赋形示意图。

TM8中的双流波束赋形技术

在LTE Release 8中给出的是单流波束赋形，相同的时间和频率资源分配一个数据流。鉴于双流波束赋形对于单流波束赋形能更进一步的提高频谱效率，扩大小区覆盖范围,提高系统容量，在Release9中给出了双流波束赋形，不同的数据流可以面向单个用户或多个用户。为了支持双流波束赋形，LTE Rel-9中定义了新的双端口专用导频(端口7与8)，并引入了新的控制信令。其中一个传输块通过天线端口7发送，另一个传输块通过天线端口8发送。

图2: 与双流波束赋形对应的天线端口7和天线端口8。

单用户双流波束赋形：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。图3给出了单用户双流波束赋形的示意图。在发端两个数据流分别经过加扰、调制，然后进行天线层映射，经过预编码处理，进入波束赋形单元，对于两个不同的数据流计算得到两组赋形系数，对两个数据流分别赋形，送入天线端口。

图3: 单用户双流波束赋形。

多用户双流波束赋形：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。系统获得多用户分集增益。图4给出了对两个用户的双流波束赋形图，这里与单用户不同的是，这里两个数据流针对两个不同用户，波束赋形后得到两个波束指向不同的用户。

图4: 多用户双流波束赋形。