----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----TD-LTE雙流波束賦形天線技術創(chuàng)新雙流波束賦形技術是TD-LTE的多天線增加型技術，是TD-LTE建網(wǎng)的主流技術，結合了智能天線波束賦形技術與MIMO空間復用技術，是中國移動和大唐移動共同創(chuàng)新的成果，也是中國通信產(chǎn)業(yè)技術力量的體現(xiàn)。

一、8天線雙流波束賦形技術引入需求分析

多天線技術是天線技術進展趨勢，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。

考慮到提升掩蓋力量和降低引入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平滑演進到TD-LTE，同時連續(xù)沿用并充分發(fā)揮TDD系統(tǒng)在賦形方面的優(yōu)勢。

1．系統(tǒng)平滑演進需求

目前，TD-SCDMA網(wǎng)絡正在全國快速鋪開。與此同時，TD-SCDMA演進技術TD-LTE也被提上了將來移動通信網(wǎng)絡建設進展的日程。如何在進行TD-SCDMA網(wǎng)絡建設的同時保證能夠向TD-LTE實現(xiàn)平滑演進已經(jīng)成為了運營商和設備供應商共同關注的焦點問題。

出于系統(tǒng)平滑演進的考慮，大唐移動提出了產(chǎn)品設備共平臺設計的解決方案，有效的愛護網(wǎng)絡建設現(xiàn)有，保證網(wǎng)絡升級的快速便捷。在主設備實現(xiàn)平滑演進的同時，從節(jié)省建網(wǎng)成本、降低建站難度等角度動身，需要盡可能保持TD-SCDMA網(wǎng)絡已部署的天線系統(tǒng)不變，且可以在TD-LTE中連續(xù)使用。為實現(xiàn)天線系統(tǒng)的平滑演進，TD-SCDMA網(wǎng)絡中進行宏掩蓋主要采納的8天線，需要在TD-LTE網(wǎng)絡中連續(xù)使用。

2．技術演進需求

波束賦形技術是一種基于小間距天線陣列的線性預處理技術，能夠依據(jù)用戶的信道特性進行波束賦形，具有擴大掩蓋、提高系統(tǒng)容量、降低干擾的力量。作為TD-SCDMA的核心技術，波束賦形技術已在中國移動3G網(wǎng)絡中廣泛使用。

在LTE技術規(guī)范Release8版本中，引入了單流波束賦形技術，對于提高小區(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LTERelease9以及LTE-Advanced系統(tǒng)的更高速率需求，有必要對波束賦形技術加以擴展。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，82天線系統(tǒng)的單用戶MIMO至多可以同時傳輸兩個數(shù)據(jù)流，這就意味著LTERelease8規(guī)范中的單流波束賦形技術并沒有充分開發(fā)信道容量。依據(jù)信道容量相關理論可知，信道容量為信噪比的對數(shù)函數(shù)，隨著信噪比提升，容量增加趨勢越來越緩；在高信噪比狀況下，將某個數(shù)據(jù)流的功率降低一半并不會導致該數(shù)據(jù)流容量大幅降低，此種狀況利用另一半功率來發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)流將會極大地提升傳輸容量。

為滿意TD-LTE系統(tǒng)中使用8天線以及擴展波束賦形技術以提升容量的需求，中國移動和大唐移動共同推出了采納8天線配置的雙流波束賦形技術。

二、雙流波束賦形技術介紹

雙流波束賦形技術應用于信號散射體比較充分的條件下，是智能天線波束賦形技術（即單流波束賦形技術）和MIMO空間復用技術的有效結合，在TD-LTE系統(tǒng)中，利用TDD信道的對稱性，同時傳輸兩個賦形數(shù)據(jù)流來實現(xiàn)空間復用，并且能夠保持傳統(tǒng)單流波束賦形技術廣掩蓋、提高小區(qū)容量和削減干擾的特性，既可以提高邊緣用戶的牢靠性，同時可有效提升小區(qū)中心用戶的吞吐量。

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

依據(jù)調(diào)度用戶的狀況不同，雙流波束賦形技術可以分為單用戶雙流波束賦形技術和多用戶雙流波束賦形技術。

1．單用戶

單用戶雙流波束賦形技術，由基站測量上行信道，得到上行信道狀態(tài)信息后，基站依據(jù)上行信道信息計算兩個賦形矢量，利用該賦形矢量對要放射的兩個數(shù)據(jù)流進行下行賦形。

采納單用戶雙流波束賦形技術，使得單個用戶在某一時刻可以進行兩個數(shù)據(jù)流傳輸，同時獲得賦形增益和空間復用增益，可以獲得比單流波束賦形技術更大的傳輸速率，進而提高系統(tǒng)容量。

2．多用戶

多用戶雙流波束賦形技術，基站依據(jù)上行信道信息或者UE反饋的結果進行多用戶匹配，多用戶匹配完成后，根據(jù)肯定的準則生成波束賦形矢量，利用得到的波束賦形矢量為每一個UE、每一個流進行賦形。

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

3．標準進展

雙流波束賦形技術的標準化進程是中國移動和大唐移動共同努力推動的過程。

2023~2023年，中國移動和大唐移動在IMT-Advanced技術組和標準子組上分別提交了關于雙流波束賦形技術的整體解決方案，都獲得了通過。

在3GPP雙流波束賦形技術立項之前，大唐移動從2023年6月開頭在LTE-Advanced（Release10）技術范圍內(nèi)開頭推動該技術。

2023年3月，雙流波束賦形技術在3GPP完成立項，相關標準化工作在RAN1綻開爭論。

2023年12月，雙流波束賦形技術的標準化工作已經(jīng)基本完成，相關協(xié)議規(guī)范（TS36.211、TS36.212、TS36.213、TS36.331等）已在12月發(fā)布的最新版本中包括雙流波束賦形技術相關標準內(nèi)容，目前僅剩下射頻相關指標未完成標準化，估計會在2023年一季度完成。

4．詳細實現(xiàn)

4+4雙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。TD-SCDMA現(xiàn)有網(wǎng)絡中的4+4雙極化天線支持F+A+E頻段，若今后在此頻段內(nèi)支持TD-LTE，則現(xiàn)有4+4雙極化天線可以實現(xiàn)由TD-SCDMA向TD-LTE的平滑演進，可在TD-LTE系統(tǒng)中連續(xù)使用。

分析雙流波束賦形技術的實現(xiàn)難易度。從討論角度來看，雙流波束賦形技術可認為就是多天線信道奇異值分解算法的典型應用，并沒有太多新的理論問題需要解決；從信號處理的角度來看，其實現(xiàn)機制基本已經(jīng)成熟，更多的工作是算法優(yōu)化問題。由上可知，基于現(xiàn)有的理論討論和信號處理技術，基于大唐移動對智能天線波束賦形技術的深化理解，雙流波束賦形技術的實現(xiàn)特別簡潔，可以很快的應用于TD-LTE系統(tǒng)。

5．應用場景

8天線雙流波束賦形技術是TD-LTE建網(wǎng)的主要技術，應用于室外場景的宏小區(qū)掩蓋，可以有效的增加空間隔離度，降低數(shù)據(jù)流之間的干擾。

大唐移動提出TD-LTE的組網(wǎng)方案如圖所示。利用4+4雙極化天線，使用雙流波束賦形技術實現(xiàn)室外宏小區(qū)掩蓋。采納1+1雙極化天線進行室外街道站的掩蓋，作為宏掩蓋的補盲。在室內(nèi)采納22MIMO進行微小區(qū)掩蓋。

三、8天線雙流波束賦形技術優(yōu)勢

1．系統(tǒng)吞吐量提升，構建高品質(zhì)TD-LTE網(wǎng)絡

雙流波束賦形技術可以有效的提高TD-LTE系統(tǒng)的吞吐量性能。相比于TD-LTE的基本天線配置方式22MIMO，采納82雙流波束賦形技術在扇區(qū)吞吐量和邊緣吞吐量都有較大提升。依據(jù)IMT-Advanced的評估結果可知，8天線雙流波束賦形相比于2天線MIMO扇區(qū)吞吐量最大提升約80%，邊緣吞吐量最大提升約130%。

2．小區(qū)半徑提升，降低建網(wǎng)CAPEX投入

由TD-LTE掩蓋理論分析可知，TD-LTE2天線的掩蓋力量受限于上行業(yè)務信道。依據(jù)仿真評估，以上行業(yè)務信道邊緣速率64Kbps為前提，TD-LTE8天線的小區(qū)掩蓋半徑約為TD-LTE2天線的2倍。相比于TD-LTE2天線的網(wǎng)絡建設，8天線的使用有效降低了TD-LTE站點數(shù)量，降低了TD-LTE建網(wǎng)CAPEX。

TD-LTE采納8天線的掩蓋半徑與TD-SCDMA掩蓋半徑相當，可以實現(xiàn)與TD-SCDMA共掩蓋、共站址。在TD-SCDMA向TD-LTE平滑演進的過程中，現(xiàn)有的站址、天饋系統(tǒng)等資源都可以復用，進一步降低TD-LTE建網(wǎng)CAPEX。

依據(jù)TD-SCDMA網(wǎng)絡建設閱歷可知，實際建網(wǎng)時的單站掩蓋半徑可能只有500米甚至更小。以TD-SCDMA實際掩蓋半徑作為TD-LTE的掩蓋評估前提，分析TD-LTE2天線和8天線的掩蓋性能。

依據(jù)仿真評估可知，TD-LTE8天線可以有效的改善受限問題，在提高邊緣速率的同時，有效地擴大掩蓋半徑。

TD-LTE2天線和8天線掩蓋力量分析如上圖所示。當掩蓋半徑為500米時，TD-LTE8天線的上行邊緣速率為500kbps，2天線的上行邊緣速率為64Kbps?？芍趯崿F(xiàn)與TD-SCDMA實際掩蓋半徑相同時，TD-LTE8天線的邊緣速率相對于TD-LTE2天線有明顯優(yōu)勢，而TD-LTE2天線的邊緣速率相比于TD-SCDMA卻并沒有明顯提高。TD-LTE2天線若要實現(xiàn)500kbps的邊緣速率，其掩蓋半徑只有280米左右，無法實現(xiàn)與TD-SCDMA系統(tǒng)的共站址、共掩蓋。

依據(jù)以上分析，可以認為，TD-LTE采納8天線可以極大提升掩蓋力量，在保證與TD-SCDMA共掩蓋的前提下體現(xiàn)TD-LTE高速率的特點。

四、大唐移動領先發(fā)布雙流波束賦形技術

2023年12月，大唐移動在大唐電信集團北京總部進行了以"創(chuàng)新技術，成就幻想'為主題的TD-LTE新技術發(fā)布會，在業(yè)內(nèi)領先發(fā)布雙流波束賦形技術，建設了TD-LTE演示網(wǎng)，進行了8天線雙流波束賦形技術的性能演示。

TD-LTE發(fā)布會演示網(wǎng)，其掩蓋范圍是北京市海淀區(qū)學院路從學院橋到學知橋的路段。詳細演示方案是在演示車的行駛過程中，隨著實時信道環(huán)境的變化，體驗TD-LTE8天線雙流波束賦形技術相比于2天線MIMO技術的吞吐量性能優(yōu)勢。

在演示過程中，可以明顯體驗到8天線的掩蓋力量好于2天線。在演示路段的兩端，已經(jīng)接近2天線的掩蓋邊緣，此時2天線的吞吐量性能受到影響發(fā)生衰落，8天線依舊保持平穩(wěn)數(shù)值。當演示車行駛在演示路段邊緣的立交橋下時，受到橋體遮擋，信號接收受