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。

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2、3、7或模式2、3、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。

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)。

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。对固定模式的测试结果与上述仿真结果基本一致；引入模式内/间切换后8天线在小区中心采用模式3，边缘则为模式7，因此在小区边缘优于2天线，小区中心相当，小区平均速率较好于2天线。值得注意的是，采用模式7的比例仅有20%左右，大多数场景采用的是模式3，即与2天线差别不大。