大唐移动TD-LTE创新技术——双流波束赋形

工作在RAN 1展开讨论。

2009年12月，双流波束赋形技术的标准化工作已经基本完成，相关协议规范（TS 36.211、TS 36.212、TS 36.213、TS 36.331等）已在12月发布的最新版本中包括双流波束赋形技术相关标准内容，目前仅剩下射频相关指标未完成标准化，预计会在2010年一季度完成。

4． 具体实现

4+4双极化天线是一种典型的8天线形态，其天线形态适合使用双流波束赋形技术。 TD-SCDMA现有网络中的4+4双极化天线支持F+A+E频段，若今后在此频段内支持TD-LTE，则现有4+4双极化天线可以实现由TD- SCDMA向TD-LTE的平滑演进，可在TD-LTE系统中继续使用。

分析双流波束赋形技术的实现难易度。从研究角度来看，双流波束赋形技术可认为就是多天线信道奇异值分解算法的典型应用，并没有太多新的理论问题需要解决；从信号处理的角度来看，其实现机制基本已经成熟，更多的工作是算法优化问题。由上可知，基于现有的理论研究和信号处理技术，基于大唐移动对智能天线波束赋形技术的深入理解，双流波束赋形技术的实现非常简单，可以很快的应用于TD-LTE 系统。

5． 应用场景

8天线双流波束赋形技术是TD-LTE建网的主要技术，应用于室外场景的宏小区覆盖，可以有效的增加空间隔离度，降低数据流之间的干扰。

大唐移动提出TD-LTE的组网方案如图所示。利用4+4双极化天线，使用双流波束赋形技术实现室外宏小区覆盖。采用1+1双极化天线进行室外街道站的覆盖，作为宏覆盖的补盲。在室内采用2×2 MIMO进行微小区覆盖。

三、8天线双流波束赋形技术优势

1． 系统吞吐量提升，构建高品质TD-LTE网络

双流波束赋形技术可以有效的提高TD-LTE系统的吞吐量性能。相比于TD-LTE 的基本天线配置方式 2×2 MIMO，采用8×2双流波束赋形技术在扇区吞吐量和边缘吞吐量都有较大提升。根据IMT-Advanced的评估结果可知，8天线双流波束赋形相比于2 天线MIMO扇区吞吐量最大提升约80%，边缘吞吐量最大提升约130%。

2． 小区半径提升，降低建网CAPEX投入

由TD-LTE覆盖理论分析可知，TD-LTE 2天线的覆盖能力受限于上行业务信道。根据仿真评估，以上行业务信道边缘速率64Kbps为前提，TD-LTE 8天线的小区覆盖半径约为TD-LTE 2天线的2倍。相比于TD-LTE 2天线的网络建设，8天线的使用有效降低了TD-LTE站点数量，降低了TD-LTE建网CAPEX。

TD-LTE采用8天线的覆盖半径与TD-SCDMA覆盖半径相当，可以实现与 TD-SCDMA共覆盖、共站址。在TD-SCDMA向TD-LTE平滑演进的过程中，现有的站址、天馈系统等资源都可以复用，进一步降低TD-LTE建网CAPEX。

根据TD-SCDMA网络建设经验可知，实际建网时的单站覆盖半径可能只有500米甚至更小。以TD-SCDMA实际覆盖半径作为TD-LTE的覆盖评估前提，分析TD-LTE 2天线和8天线的覆盖性能。
根据仿真评估可知，TD- LTE 8天线可以有效的改善受限问题，在提高边缘速率的同时，有效地扩大覆盖半径。

TD-LTE 2天线和8天线覆盖能力分析如上图所示。当覆盖半径为500米时，TD-LTE 8天线的上行边缘速率为500kbps，2天线的上行边缘速率为64Kbps。可知，在实现与TD-SCDMA实际覆盖半径相同时，TD-LTE 8天线的边缘速率相对于TD-LTE 2天线有明显优势，而TD-LTE 2天线的边缘速率相比于TD-SCDMA却并没有明显提高。TD-LTE 2天线若要实现500kbps的边缘速率，其覆盖半径只有280米左右，无法实现与TD-SCDMA系统的共站址、共覆盖。

根据以上分析，可以认为，TD-LTE采用8天线可以极大提升覆盖能力，在保证与 TD-SCDMA共覆盖的前提下体现TD-LTE高速率的特点。

四、大唐移动率先发布双流波束赋形技术

2009年12月，大唐移动在大唐电信集团北京总部举行了以"创新技术，成就梦想" 为主题的TD-LTE新技术发布会，在业内率先发布双流波束赋形技术，建设了TD-LTE演示网，进行了8天线双流波束赋形技术的性能演示。

TD-LTE发布会演示网，其覆盖范围是北京市海淀区学院路从学院桥到学知桥的路段。具体演示方案是在演示车的行驶过程中，随着实时信道环境的变化，体验TD-LTE 8天线双流波束赋形技术相比于2天线MIMO技术的吞吐量性能优势。

在演示过程中，可以明显体验到8天线的覆盖能力好于2天线。在演示路段的两端，已经接近2天线的覆盖边缘，此时2天线的吞吐量性能受到影响发生衰落，8天线依然保持平稳数值。当演示车行驶在演示路段边缘的立交桥下时，受到桥体遮挡，信号接收受到影响，2天线发生严重衰落，吞吐量下降明显。8天线也受到一定影响，但吞吐量性能只是略有降低，仍保持稳定数值。
统计整个演示过程中的数值变化可知，8天线双流波束赋形技术相比于2天线MIMO，频谱效率平均优势约为40~50%。