TD-LTE网络中的多天线技术.doc

TD-LTE网络中的多天线技术[图]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2X2MIMO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。下行控制信道及覆盖能力对于8天线广播信道,由于要实现全小区覆盖,波束赋形技术在业务信道的增益不复存在。通常采用引入广播权值静态赋形(65o)的方式发送。根据不同天线厂家提供的广播信道的赋形权值,其广播信道的发射功率只有总的可用功率的60%左右。因此,静态赋形的方式将导致广播信道覆盖比2天线方案差,特别是在小区边缘广播信道功率有很大损失。针对这些问题,爱立信提出了无功率损失的增强型公共信道发送方案,有效克服了静态赋形的功率损失问题,提升广播信道的覆盖。使得8天线公共信道获得与2天线相当的覆盖能力。在深圳外场测试中,我们看到类似的现象。下图是用扫频仪在相同环境中测得的结果。从图中可以看到,2天线系统中的RSRP覆盖效果与8天线的覆盖相比主瓣方向略强,但基本相当。上行天线接收分集增益上行接收方面,理论上当8天线的单元天线增益与2天线的增益相同时,会有6dB的接收分集增益。而实际系统中,在天线长度相当时,2天线的增益往往高于相同高度的8天线的单