雙流波束賦形技術(shù)是TD-LTE的多天線增強(qiáng)型技術(shù)，是TD-LTE建網(wǎng)的主流技術(shù)，結(jié)合了智能天線波束賦形技術(shù)與MIMO空間復(fù)用技術(shù)，是中國(guó)移動(dòng)和大唐移動(dòng)共同創(chuàng)新的成果，也是中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力的體現(xiàn)。

一、8天線雙流波束賦形技術(shù)引入需求分析

多天線技術(shù)是天線技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)有TD-SCDMA已經(jīng)引入了8天線，TD- LTE也引入了8發(fā)2收的天線配置，到LTE-A則將引入8發(fā)8收的天線配置。

考慮到提升覆蓋能力和降低引入TD-LTE的CAPEX，TD-LTE系統(tǒng)中引入了 8天線方案。另外，引入8天線還可以使TD-SCDMA平滑演進(jìn)到TD-LTE，同時(shí)繼續(xù)沿用并充分發(fā)揮TDD系統(tǒng)在賦形方面的優(yōu)勢(shì)。

1．系統(tǒng)平滑演進(jìn)需求

目前，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)正在全國(guó)迅速鋪開(kāi)。與此同時(shí)，TD-SCDMA演進(jìn)技術(shù)TD-LTE也被提上了未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展的日程。如何在進(jìn)行TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時(shí)保證能夠向TD-LTE實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)已經(jīng)成為了運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商共同關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。

出于系統(tǒng)平滑演進(jìn)的考慮，大唐移動(dòng)提出了產(chǎn)品設(shè)備共平臺(tái)設(shè)計(jì)的解決方案，有效的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)有投資，保證網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的快速便捷。在主設(shè)備實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)的同時(shí)，從節(jié)約建網(wǎng)成本、降低建站難度等角度出發(fā)，需要盡可能保持TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已部署的天線系統(tǒng)不變，且可以在TD-LTE中繼續(xù)使用。為實(shí)現(xiàn)天線系統(tǒng)的平滑演進(jìn)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行宏覆蓋主要采用的8天線，需要在TD- LTE網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)使用。

2．技術(shù)演進(jìn)需求

波束賦形技術(shù)是一種基于小間距天線陣列的線性預(yù)處理技術(shù)，能夠根據(jù)用戶的信道特性進(jìn)行波束賦形，具有擴(kuò)大覆蓋、提高系統(tǒng)容量、降低干擾的能力。作為TD-SCDMA的核心技術(shù)，波束賦形技術(shù)已在中國(guó)移動(dòng)3G網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用。

在LTE技術(shù)規(guī)范Release 8版本中，引入了單流波束賦形技術(shù)，對(duì)于提高小區(qū)平均吞吐量及邊緣吞吐量、降低小區(qū)間干擾有著重要作用。但是，面對(duì)LTE Release 9以及LTE-Advanced系統(tǒng)的更高速率需求，有必要對(duì)波束賦形技術(shù)加以擴(kuò)展。以LTE定義的最大發(fā)天線數(shù)8天線為例，由多天線理論可知，8×2天線系統(tǒng)的單用戶MIMO至多可以同時(shí)傳輸兩個(gè)數(shù)據(jù)流，這就意味著LTE Release 8規(guī)范中的單流波束賦形技術(shù)并沒(méi)有充分開(kāi)發(fā)信道容量。根據(jù)信道容量相關(guān)理論可知，信道容量為信噪比的對(duì)數(shù)函數(shù)，隨著信噪比提升，容量增加趨勢(shì)越來(lái)越緩；在高信噪比情況下，將某個(gè)數(shù)據(jù)流的功率降低一半并不會(huì)導(dǎo)致該數(shù)據(jù)流容量大幅降低，此種情況利用另一半功率來(lái)發(fā)送一個(gè)新的數(shù)據(jù)流將會(huì)極大地提升傳輸容量。

為滿足TD-LTE系統(tǒng)中使用8天線以及擴(kuò)展波束賦形技術(shù)以提升容量的需求，中國(guó)移動(dòng)和大唐移動(dòng)共同推出了采用8天線配置的雙流波束賦形技術(shù)。

二、雙流波束賦形技術(shù)介紹

雙流波束賦形技術(shù)應(yīng)用于信號(hào)散射體比較充分的條件下，是智能天線波束賦形技術(shù)（即單流波束賦形技術(shù)）和MIMO空間復(fù)用技術(shù)的有效結(jié)合，在TD-LTE系統(tǒng)中，利用TDD信道的對(duì)稱性，同時(shí)傳輸兩個(gè)賦形數(shù)據(jù)流來(lái)實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用，并且能夠保持傳統(tǒng)單流波束賦形技術(shù)廣覆蓋、提高小區(qū)容量和減少干擾的特性，既可以提高邊緣用戶的可靠性，同時(shí)可有效提升小區(qū)中心用戶的吞吐量。

根據(jù)多天線理論可知，接收天線數(shù)不能小于空間復(fù)用的數(shù)據(jù)流數(shù)。8天線雙流波束賦形技術(shù)的使用，接收端至少需要有2根天線。

根據(jù)調(diào)度用戶的情況不同，雙流波束賦形技術(shù)可以分為單用戶雙流波束賦形技術(shù)和多用戶雙流波束賦形技術(shù)。

1．單用戶

單用戶雙流波束賦形技術(shù)，由基站測(cè)量上行信道，得到上行信道狀態(tài)信息后，基站根據(jù)上行信道信息計(jì)算兩個(gè)賦形矢量，利用該賦形矢量對(duì)要發(fā)射的兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行下行賦形。

采用單用戶雙流波束賦形技術(shù)，使得單個(gè)用戶在某一時(shí)刻可以進(jìn)行兩個(gè)數(shù)據(jù)流傳輸，同時(shí)獲得賦形增益和空間復(fù)用增益，可以獲得比單流波束賦形技術(shù)更大的傳輸速率，進(jìn)而提高系統(tǒng)容量。

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2．多用戶

多用戶雙流波束賦形技術(shù)，基站根據(jù)上行信道信息或者UE反饋的結(jié)果進(jìn)行多用戶匹配，多用戶匹配完成后，按照一定的準(zhǔn)則生成波束賦形矢量，利用得到的波束賦形矢量為每一個(gè)UE、每一個(gè)流進(jìn)行賦形。

多用戶雙流波束賦形技術(shù)，利用了智能天線的波束定向原理，實(shí)現(xiàn)多用戶的空分多址。

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3．標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

雙流波束賦形技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程是中國(guó)移動(dòng)和大唐移動(dòng)共同努力推動(dòng)的過(guò)程。

2007~2008年，中國(guó)移動(dòng)和大唐移動(dòng)在IMT-Advanced技術(shù)組和標(biāo)準(zhǔn)子組上分別提交了關(guān)于雙流波束賦形技術(shù)的整體解決方案，都獲得了通過(guò)。

在3GPP雙流波束賦形技術(shù)立項(xiàng)之前，大唐移動(dòng)從2008年6月開(kāi)始在LTE- Advanced（Release 10）技術(shù)范圍內(nèi)開(kāi)始推動(dòng)該技術(shù)。

2009年3月，雙流波束賦形技術(shù)在3GPP完成立項(xiàng)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作在RAN 1展開(kāi)討論。