8通道TD-LTE系统优势分析

还是下行链路，TDD系统与FDD系统在频谱效率上均基本相当，下行链路的平均频谱效率在DL:1.5~1.6(bit/s/Hz)，上行链路的结果则仅相差0.1bit/s/Hz。两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。

华为在多天线技术领域里经过多年的技术研发和产品解决方案的全球现网部署，已经积累了大量充分的多天线组网和性能经验。在2009年开始的国内TD-LTE技术试验以及2011年的工信部TD-LTE规模技术试验中，华为的8天线相关内场测试中各项指标优异，率先进入实际外场大规模组网验证阶段。

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。相信随着多天线技术和进一步优化，以及在天线产品规格形态上的进一步演进和提升，多天线技术势必会为LTE系统的部署运营带来更多的价值，如成本的缩减以及工