LTE/LTE-A MIMO原理與應用

2.3 雙流波束賦形=波束賦形+空分復用

波束賦形（智能天線(xiàn)）是否能實(shí)現明顯增益，受到無(wú)線(xiàn)環(huán)境的影響。無(wú)線(xiàn)環(huán)境可以分為以下2種：

1）直視信道（LOS，line of sight）具有貧散射環(huán)境，更有利于智能天線(xiàn)的使用：天線(xiàn)陣元間相關(guān)性高、主徑明顯、能量集中、賦形算法簡(jiǎn)單、受信道估計精度影響小，智能天線(xiàn)易獲得增益。

2）非直視信道(NLOS，none line of sight)具有富散射環(huán)境，智能天線(xiàn)較難獲得明顯增益：天線(xiàn)陣元相關(guān)性低、主徑不明顯、能量分散、賦形算法較復雜，受信道估計精度影響大，更適合使用MIMO空間復用。

圖3 雙流波束賦形天線(xiàn)陣列原理

為了協(xié)調波束賦形與空分復用的矛盾，雙流波束賦形正是將波束賦形和空分復用結合起來(lái)，揚長(cháng)避短的一種方案。它在一副天線(xiàn)陣元上疊加2套賦形權重，形成2個(gè)波 束，在終端角度看來(lái)，形成2個(gè)等效的“虛擬天線(xiàn)”。2個(gè)虛擬天線(xiàn)上可以一個(gè)用戶(hù)終端傳送不同的數據，即空分復用；也可以給2個(gè)不同的用戶(hù)終端傳送數據，也就是空分多址。

為了實(shí)現雙流波束賦形，中國移動(dòng)的TDD-LTE基站一般具備8天線(xiàn)，如下圖紅色虛線(xiàn)框中所示。為了實(shí)現雙流波束賦形，8根天線(xiàn)分為兩組。

● 兩組天線(xiàn)之間的極化方式為垂直交叉極化：紅色組天線(xiàn)+45°極化，藍色組天線(xiàn)-45°極化。這樣就使組間的天線(xiàn)相關(guān)度低，從而易于實(shí)現空分復用。

● 每組天線(xiàn)內，天線(xiàn)大約在空間上間隔四分之一波長(cháng)。這樣就使天線(xiàn)陣列在組內可以實(shí)現高度的相關(guān)性，從而易于實(shí)現波束賦形。

圖4 TDD-LTE八天線(xiàn)波束賦形天線(xiàn)陣列原理（上）和實(shí)物（下）