LTE中8天线与2天下的区别

多天线技术（MIMO）是LTE系统的核心技术之一，结合OFDM技术，可以很好地实现空、时、频多维信号的联合处理和调度，大幅提升系统的灵活性和传输效率。因此，相比于3G系统，LTE系统的峰值速率和平均吞吐量等都得到大幅度的提升。
　　对于TD-LTE系统，由于其继承了TDD的固有特点和优势，非常适合于非对称移动互联网业务的应用，如灵活的非对称频谱的使用、灵活的上下行配比和信道互易性等。
　　随着LTE商用进程的加快，全球多家运营商开始部署LTE网络或者搭建LTE大规模试验网。大多数FDD运营商采用了将LTE和现有的3G系统进行共站部署的策略，其基站主要采用2天线。而对于TDD运营商，为充分发挥TDD技术优势，基站可采用4天线和8天线。所以，基站天线数的选择是TD-LTE的实际部署和后续发展需要考虑的一个重要问题。


2.1 2天线传输方案
　　在TD-LTE Rel-8版本中，适用于2天线的传输模式主要有：传输模式2（TM2）、传输模式3（TM3）、传输模式4（TM4）。其中，TM2采用SFBC方式，属于2天线的发射分集方案，在用户无法进行可靠的信道质量反馈时使用，可以提高用户传输的可靠性。该模式也作为多种传输模式的回退方案。TM3采用Large delay CDD（Cyclic Delay Diversity）的传输方案，该方案不需要信道信息反馈，通过循环移位延时获得信道复用，实现双流传输，其预编码矩阵的选择按照一种预先设定的顺序进行轮询。TM4支持单双流自适应，UE需要上报PMI（Precoding Matrix Indicator）和RI（Rank indication）等信息，2天线的码本[1]如表1所示：
　　2.2 8天线传输方案
　　在多天线系统中，可以利用数字信号处理技术和信号传输的空间特性，调整各天线阵元上发送信号的权值，达到对信号传播特性的修正。波束赋形技术是通过修改信号的权值，产生空间定向的波束，该技术可以在不显著增加系统复杂度的情况下提高系统容量。如图1所示，天线的主波束自适应地跟踪用户方向，达到充分利用移动用户信号的目的。


波束赋形将有用信号的能量对准服务用户，可以提高目标用户信号质量。另外，波束赋形也可以通过权值的修改，形成空间相关性较低的多个波束，从而形成了多个互不干扰的或者干扰较低的空间信道，在相同的物理资源上传输多份数据。据此，可以形成下行的单用户多流波束赋形和下行的多用户多流波束赋形（分别对应图1中的后两种情况）。
　　波束赋形技术可以根据信道信息的反馈方式分为基于码本的（Codebook based）和基于信道互易性两种方式。前者基于终端反馈的码本信息，由基站确定下一次传输采用的预编码码本；后者则根据上行发送的探测参考信号（SRS，Sounding Reference Signal），利用信道互易性得到下行信道信息，并进行下行需要的预编码矩阵计算与选择。基于信道互易性的波束赋形方案，不需要终端进行专门的PMI反馈，更加适用于TDD系统。
　　8天线除了可以支持2天线的传输模式外，还支持传输模式7（TM7）和Rel-9（Release 9）中的传输模式8（TM8）。两种传输模式均基于上行SRS获得信道信息，利用信道互易性计算下行信道的预编码矩阵。其中，TM7只支持单流传输，TM8支持单双流自适应传输。


由于8天线相比2天线的空间自由度更大，所以8天线可以更好地支持MU-MIMO。表4对比了8天线SU-MIMO和MU-MIMO的系统性能，其中SU-MIMO采用单双流自适应，MU-MIMO采用2用户配对且每用户单流。可以看出，MU-MIMO相对于SU-MIMO，平均频谱效率和边缘频谱效率进一步提升了约15%。8天线MU-MIMO中，用户配对准则以及用户间干扰消除的预编码算法对性能的影响较大。