td-lte雙流波束賦形技術(shù)

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1、TD-LTE雙流波束賦形技術(shù)TD-LTE為了追求更高的傳輸速率，在LTER9中引入了智能天線雙流波束賦形技術(shù)，即在TD-SCDMA現(xiàn)有的智能天線上，引入兩個(gè)數(shù)據(jù)流，對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)流分別進(jìn)行波束賦形。該技術(shù)把智能天線波束賦形技術(shù)與MIMO系統(tǒng)的空間復(fù)用技術(shù)結(jié)合在一起，相應(yīng)的，把智能天線帶來(lái)的賦形增益和干擾抑制增益與MIMO帶來(lái)的空間復(fù)用增益結(jié)合在一起。多天線是天線技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)有TD-SCDMA已經(jīng)引入了8天線，理論上可以帶來(lái)9dB波束賦形增益，有效地增加了小區(qū)的覆蓋范圍，降低了系統(tǒng)干擾。在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)基站側(cè)也引入了8

2、發(fā)2收的天線配置，到LTE-A則引入了8發(fā)8收的天線配置。在TD-LTE中引入8天線，一方面提升了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力，同時(shí)也降低了TD-LTE的成本，另一方面可以充分發(fā)揮TDD系統(tǒng)在波束賦形方面的優(yōu)勢(shì)，可以滿(mǎn)足TDD系統(tǒng)平滑演進(jìn)的需求。傳統(tǒng)的智能天線波束賦形技術(shù)通常的波束賦形技術(shù)是一種應(yīng)用于小間距的天線陣列多天線傳輸技術(shù)。其主要原理是利用空間信道的強(qiáng)相關(guān)性和波的干涉原理產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使方向圖的主瓣指向用戶(hù)來(lái)波方向，這樣保證終端收到的信號(hào)有最大的接收功率，并降低了對(duì)其他方向的干擾。而LTE利用MIMO技術(shù)，可以在不

3、增加帶寬資源的情況下，顯著的提升網(wǎng)絡(luò)容量。多天線理論表明，假設(shè)發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)分別為nT與nR，則MIMO系統(tǒng)的容量為單入單出(SISO)系統(tǒng)的min(nT,nR)倍，這是傳統(tǒng)的其他技術(shù)所做不到的。因而在LTE系統(tǒng)中引入MIMO技術(shù)，極大地滿(mǎn)足了更高的傳輸速率的而要求。圖1:智能天線波束賦形示意圖。TM8中的雙流波束賦形技術(shù)在LTERelease8中給出的是單流波束賦形，相同的時(shí)間和頻率資源分配一個(gè)數(shù)據(jù)流。鑒于雙流波束賦形對(duì)于單流波束賦形能更進(jìn)一步的提高頻譜效率，擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍,提高系統(tǒng)容量，在Release9中

4、給出了雙流波束賦形，不同的數(shù)據(jù)流可以面向單個(gè)用戶(hù)或多個(gè)用戶(hù)。為了支持雙流波束賦形，LTERel-9中定義了新的雙端口專(zhuān)用導(dǎo)頻(端口7與8)，并引入了新的控制信令。其中一個(gè)傳輸塊通過(guò)天線端口7發(fā)送，另一個(gè)傳輸塊通過(guò)天線端口8發(fā)送。圖2:與雙流波束賦形對(duì)應(yīng)的天線端口7和天線端口8。單用戶(hù)雙流波束賦形：?jiǎn)斡脩?hù)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(hù)雙流波束賦形技術(shù)，使得單個(gè)用戶(hù)在某一時(shí)刻可以進(jìn)行兩個(gè)數(shù)據(jù)流傳輸，

5、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。圖3給出了單用戶(hù)雙流波束賦形的示意圖。在發(fā)端兩個(gè)數(shù)據(jù)流分別經(jīng)過(guò)加擾、調(diào)制，然后進(jìn)行天線層映射，經(jīng)過(guò)預(yù)編碼處理，進(jìn)入波束賦形單元，對(duì)于兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)流計(jì)算得到兩組賦形系數(shù)，對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)流分別賦形，送入天線端口。圖3:單用戶(hù)雙流波束賦形。多用戶(hù)雙流波束賦形：多用戶(hù)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(hù)匹配，多用戶(hù)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。

6、多用戶(hù)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(hù)的空分多址。系統(tǒng)獲得多用戶(hù)分集增益。圖4給出了對(duì)兩個(gè)用戶(hù)的雙流波束賦形圖，這里與單用戶(hù)不同的是，這里兩個(gè)數(shù)據(jù)流針對(duì)兩個(gè)不同用戶(hù)，波束賦形后得到兩個(gè)波束指向不同的用戶(hù)。圖4:多用戶(hù)雙流波束賦形。雙流波束賦形的解決方案雙流波束賦形在實(shí)現(xiàn)上可以利用把陣列天線分成兩組的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用把這兩組之間的距離拉大或兩組采用不同的極化方向來(lái)降低兩組天線之間的相關(guān)性，每組天線賦予一個(gè)數(shù)據(jù)流。在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，雙極化天線得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，4+4雙

7、極化天線是一種典型的8天線形態(tài)，其天線形態(tài)適合使用雙流波束賦形技術(shù)。圖5:利用分組天線實(shí)現(xiàn)雙流波束賦形。雙流波束賦形TM8技術(shù)優(yōu)勢(shì)2011年9月，創(chuàng)毅視訊正式推出兼容3GPPR9版本的40nm工藝WarpDrive5000芯片。該款芯片支持TD-LTEFDD/TDD共模，采用40納米工藝，兼容3GPPLTE標(biāo)準(zhǔn)(Release-9)，采用超低功耗設(shè)計(jì)，支持多種上下行配比及同頻、異頻測(cè)量和切換，支持CAT4速率等級(jí)，下行高達(dá)150Mbps。該款產(chǎn)品是全球首款支持先進(jìn)的雙流波束賦形TM8傳輸技術(shù)的芯片，并與包括愛(ài)立信、諾西、

8、大唐在內(nèi)的多家主流系統(tǒng)廠商通過(guò)了工信部室內(nèi)外測(cè)試驗(yàn)證。圖6是創(chuàng)毅視訊WarpDrive5000芯片TM8雙流波束賦形外場(chǎng)測(cè)試獲得的實(shí)測(cè)曲線，天線配置為是8發(fā)送天線和2接收天線，單用戶(hù)rank自適應(yīng)傳輸，MCS自適應(yīng)調(diào)度。圖6:外場(chǎng)單小區(qū)單用戶(hù)測(cè)試場(chǎng)景，時(shí)隙配比2:2。測(cè)試結(jié)果表明：1，邊緣吞吐量提升約70%在小區(qū)邊緣