LTE/LTE-A MIMO原理與應(yīng)用

2.3 雙流波束賦形=波束賦形+空分復(fù)用

波束賦形（智能天線）是否能實(shí)現(xiàn)明顯增益，受到無線環(huán)境的影響。無線環(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，更有利于智能天線的使用：天線陣元間相關(guān)性高、主徑明顯、能量集中、賦形算法簡單、受信道估計(jì)精度影響小，智能天線易獲得增益。

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

圖3 雙流波束賦形天線陣列原理

為了協(xié)調(diào)波束賦形與空分復(fù)用的矛盾，雙流波束賦形正是將波束賦形和空分復(fù)用結(jié)合起來，揚(yáng)長避短的一種方案。它在一副天線陣元上疊加2套賦形權(quán)重，形成2個(gè)波 束，在終端角度看來，形成2個(gè)等效的“虛擬天線”。2個(gè)虛擬天線上可以一個(gè)用戶終端傳送不同的數(shù)據(jù)，即空分復(fù)用；也可以給2個(gè)不同的用戶終端傳送數(shù)據(jù)，也就是空分多址。

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

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

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

圖4 TDD-LTE八天線波束賦形天線陣列原理（上）和實(shí)物（下）