8通道TD-LTE系统研究

种系统的边缘用户频谱效率则更是几乎没有差别，这意味着两种系统的边缘用户体验完全一致。

　　通过仿真的对比结果可以看出，TDD系统与FDD系统的频谱效率相当。那么TDD系统和FDD系统还有哪些差异呢?

　　 3 TDD系统可以支持8T8R Beamforming

　　智能天线技术在TD-SCDMA系统中的使用标志着TDD系统在多天线技术上的突破。LTE TDD系统在设计初期就考虑了对多天线技术的支持，LTE系统虽然不在是CDMA系统，但同样可以使用多天线技术(见图1)。

　　图1 多天线技术

　　多天线技术的显著标志就是波束赋形(Beamforming)，通过动态波束赋形把主信号对准目标终端，从而获得更高的SINR。为此，基站必须能够获取准确的信道估计，利用CSI信息来进行发送信号的权值计算。该特点的实现主要是由于TDD系统的上/下行链路使用相同的频点，因此基站可以利用对上行信道接收信号的判断(不同天线的相位和功率或信噪比)，对下行信道条件进行预估，从而实现波束赋形。不需要额外的用于信道估计开销，实时性也较好。而对于FDD系统来说，由于上/下行链路使用不同的频点发射，如果基站想对UE进行波束赋形，则需要UE对下行信道进行估计并快速反馈给基站，在高速移动环境下信道变化很快，信道估计的信令开销会很大，并且由于UE反馈的时延，信道估计的实时性无法保证，智能天线基本上无法工作。

　　综上所述，智能天线技术更适用于TD-LTE系统，这是TDD系统所独具的优势(见图2)。

　　图2 智能天线技术在TD-LTE系统的应用

　　4 相同频段下8T8R比2T2R增益明显

　　在频谱效率相当，TDD系统又独具多天线优势条件下，我们再来看看TDD系统在使用8天线条件下与FDD系统(常规2天线)在吞吐率和覆盖能力上的表现。

　　同样，我们通过仿真结果来进行对比(见图3)，仿真条件如下：

　　图3 仿真结果对比

　　●边缘速率需求UL：307kbit/s，DL：1024kbit/s。

　　●频段1.8GHz，系统带宽20MHz，同频组网1X3X1。

　　●CPE终端：PUE_max:26dBm，高度为5m/25m;终端天线增益2dBi。

　　●密集城区，室外宏基站高度为45m。

　　●天线增益18dBi-2T;17dBi-4T;15dBi-8T。

　　●基站发射功率：PBS_Max：46dBm。

　　●传播模型Cost231-Hata Classic。

　　●TD-LTE下行采用8T8R的Beamforming adaptive switch;上行采用1X8 IRC技术。

　　●FDD LTE下行采用2T2R的MIMO adaptive switch;上行采用1X2 IRC技术。

　　由图3的仿真结果对比可以清楚地看出，在同频段下，TD-LTE 8T8R相比于FDD LTE 2T2R在小区平均吞吐率和边缘吞吐率上将获得显著增益：

　　●上行小区平均吞吐率增益约50%;小区边缘用户吞吐率增益达100%以上。

　　●下行小区平均吞吐率增益约25%;小区边缘用户吞吐率提升达70%。

　　 那么在覆盖能力上两者的对比结果又如何呢?可以进一步看图4的结果。

　　图4 在覆盖能力上两者的对比结果

　　同理，在覆盖方面，我们通过仿真对比可以得到如表2的结果。

　　表2 覆盖方面仿真对比结果

　　通过上述仿真结果可以得出结论：8T8R的TDD系统无论是在吞吐率还是覆盖能力方面都较2T2R的FDD系统有着明显的优势。

　　5 TDD系统还可以支持多用户Beamforming

　　TDD系统由于使用了智能天线技术，还可以支持多用户的波束赋形。其原理是：为了提高系统容量，在系统负荷比较高的情况下，LTE TDD系统将多个数据流通过Beamforming方式，给多个不同的用户分配相同的时频资源，以提高频谱利用率(见图5)。

　　图5 TDD系统支持多用户Beamforming

　　●只要两个配对用户的信道相关性比较小，就可以实现多用户的Beamforming。

　　●采用多用户Beamforming后，相对于单数据流的Beamforming传输模式，小区吞吐率会得到明显的提升。

　　6 结束语

　　多天线技术随着TD-SCDMA系统的应用得到越来越多的重视和应用，在海外随着WiMAX技术的应用，也是各运营者希望应用的主流技术之一。

　　本文通过对使用8T8R的多天线TD-LTE系统与2T2R LTE FDD系统在频谱效率，吞吐率，覆盖能力上的仿真对比，阐述了TD-LTE系统使用8通道天线的独特优势。