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TD-LTE室内多天线模式探讨

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Ｔ — Ｔ 部 署 与优 化 Ｄ ＬＥ
ＴＤ—ＬＴＥ
梁晋仲
中兴 通讯股份 有 限公 司
Ⅱ 前 言
ＴＤ— Ｅ网 络 的 优 势 在 于 能 够 更 好 地 支 ＬＴ 撑 高速 数 据业 务 与多媒 体 业务 。国 内外３ Ｇ业 务 的 发 展 规 律 表 明 ，视 频 电 话 、视 频 流 媒 体 、 在 线 游 戏 等 高 速 数 据 业 务 ，７ ％都 发 生 在 室 内 Ｏ 环 境 中 。 作 为 解 决 室 内覆 盖 的 主 要 方 式 ，ＴＤ— Ｌ Ｅ 内分 布 系 统 建 设成 为 Ｔ Ｌ Ｅ网络 建 设 Ｔ 室 Ｄ－ Ｔ
２１ 单 通 道 模 式 。 单 通 道 模 式 是 指 通 过 合 路 器将 Ｔ Ｌ Ｅ Ｄ— Ｔ 系 统 馈 入 现 有 单 通 道 室 内分 布 系 统 。该 模 式 工 程 改 造 量 小 ，施 工 成 本 低 。 由 于 采 用 单 通 道 ， 因
此 实 现 的 天 线 模 式 较 少 ，虽 然 能 够 提 高 ＵＥ 值 峰
３２
０ ＮＳ Ｔ基ＣＨＮｏ ｌ ｏＧ Ｙ， ２ｏ啃Ｏ ・ 啃２
电佑技
表 １ 定点 测 试 吞 吐量 情 况
测试 场豢 走廊 会 议 室群 （ 开门 ） 会议室群 （ 门 ） 关 大会议室
大 办 公室
ＵＥ Ｍｂ ｓ １（ ｉ ） Ｖ 单通道 ４６ ３ ９
３９ ．
４０
４ ５
４７
４ ５
４７
１＿ Ｏ ２
５６
２ ５７
２ ５９
４４ ７
３ ６９
单通道 、移动测试Ｌ 吞吐量 （ １ 平均吞吐量 ：７８ ４ ｉ １ ２Ｍｂ ／ ｔ ｓ）
１ Ｏ
统 ，以 体 现 Ｍ Ｉ Ｏ双 流 对 系 统 容 量 的 Ｍ
提 升 ，提 高 用 户 感 知 度 。
路 通 道 均 使 用 单 极 化 天 线 ， 因此 需 新 增 现 有 单
通 道 室 内分 布 系 统 一倍 的天 线 。
与 单 通 道 模 式 相 比 ，双 通 道 模 式 的 工 程 改
造量大 ，系统投 资 、施工 成本总额较 高。在提
高 ＵＥ 值 速 率 的 同时 ，理 论 上 可 以得 到两 倍 于 峰
６０
ＵＥ Ｍ ￣ ） ６（ ｂ／ ８ 单通道 ４ ４ ６ １
６２
合计 《 ｂ ／ Ｍｉ ｔ ８） 单通道 ２５ ６ ２． ９５
３ １３
双通道 ９７ ５１ ．
４６
双通道 ７ ８ ３ ． ６
４３
双攮道 ２ ｌ ５ １ １ ２
１ １２
双通遵 ２ １ ９ ． Ｏ
．
ＵＥ ＭｂＪ Ｊ ２（ ｉ ｔ ￥ 单通道 ５６ ２５ ．
２３
ＵＥ Ｍ ｉ ） ３（ ｂ／ ｔ ｓ 单通道 ２ ４ ６３
６Ｏ
ＵＥ Ｍ ｉ ） ４（ ｂ／ ｔ ８ 单通道 ３ ３ ４５
６． ０
ＵＥ Ｍ ｉ ） ５ ｆ ｂ， ｔ ／ ８ 单通道 ６ １ ６２ ＿
Ｏ
厂１ ≯ 钠 … 匀
２３ 双 通 道 双 极 化 天 线 模 式 ．
８
吞 ７
吐
｝ ４＝ ｌ ＝ ＝
Ｌ － … － －
双 通 道 双 极 化 天 线 模 式 本 质 上
与 双 通 单 极 化 天 线 模 式 相 同 ， 只 是 用
一
量
个 双 极 化 天 线 替 换 了 两 个 单 极 化
的重 中之 重 。 由 于ＴＤ— ＴＥ Ｌ 引入 Ｍ Ｉ Ｏ多 天 线 Ｍ
速 率 ，但 相 比双 通 道 模 式 无 法提 升 系 统 容量 。
在 Ｔ Ｌ Ｅ 络 建 设 初 期 ，如 果 用 于 Ｔ Ｄ— Ｔ 网 Ｄ— Ｌ ＴＥ系 统 的 频 谱 资 源 丰 富 ， 则 可 考 虑 不 引 入 Ｍ Ｉ Ｏ双 流 ，只 改 造 单 通 道 室 内 分 布 系 统 引入 Ｍ Ｌ Ｅ， 尤 其 是 已存 在 室 内 分 布 系 统 但 数 据 业 务 Ｔ 需 求 并 不 高 的 楼宇 ，可 以优 先 考 虑 该 模 式 。
２ ２ 双 通 道 单 极 化 天 线 模 式 ．
双 通 道 单 极 化 天 线 模 式是 指ＴＤ— Ｔ 系 统 Ｌ Ｅ
一
技 术 ，能够 有 效提 高 系 统 容量 和小 区 峰 值速
率 ，因 此 在 ＴＤ— Ｔ 室 内分 布 系 统 中 如 何 引入 Ｌ Ｅ ＭＩ Ｏ成 为 了 业 界研 究 的热 点 。 Ｍ
（ ｉｓ） Ｍｂｔ ／
●
天线 ，因此从 外观 上看 天线 数量 与现
，
有 单 通 道 室 内 分 布 系 统 相 同 ，可 降 低
ｄ
单 通 道 模 式 下 的 系 统 容 量 ，但 是 不 同 场 景 下 无 线 环 境 和 单 极 化 天 线 间距 会 影 ￣Ｍ Ｉ Ｏ双 流 的 Ｍ
性能。
ＴＤ— Ｔ Ｌ Ｅ网络 建 设 初 期 ，特 别 是 在 数 据 业 务 热 点 地 区 ，可 以考 虑 引入 双 通 道 室 内 分 布 系
５１
双通道 ６ ． ５ ９ ７
１ １４
双通道 ９１ １． １ ４
１ Ｏ７
双通邀 ３７ ７ ５． ０ ０
４ ７３
４９
４ ５
４７
９７
７５
４ ４
４５
６ ． ９
６９
４ ． ０
３６
９４
７４
４５
４４
６ ＿ ８
４８
路 通 道 通 过 合 路 器 馈 入 现 有建 一 路 通 道 ，通 过 双 通 道 的 方 式
实 现 Ｍ Ｉ Ｏ双 流 。双 通 道 单 极 化 天 线 模 式 中每 Ｍ
曰 Ｔ — Ｔ 室 内多天 线模 式 Ｄ ＬＥ
ＴＤ— Ｔ 室 内 多 天 线 模 式 包 括 单 通 道 和双 Ｌ Ｅ 通 道 两 种 ，其 中 双 通 道模 式 下 可 考 虑 采 用 单极 化天线或双极化天线。

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最新TD-LTE网络中的多天线技术浅析

最新TD-LTE网络中的多天线技术浅析

TD-LTE网络中的多天线技术浅析1231.简介4有关多天线概念，在业内很早就有所研究。

但是真正取得进展，应用到通信系5统中则是在近些年，伴随着相关元器件的高速发展，在3G系统中被广泛开始应6用，像MIMO，波束赋型等。

本文主要是对近期TD-LTE试验网中所用到的波束赋型, 7空分复用和天线分集这几种技术, 从其特点, 性能容量, 和覆盖等方面进行分析8比较.92.各种多天线技术简单描述及优点10多天线技术是一种统称，可根据不同的实现方式分为天线分集，波束赋型和空11分复用。

12天线分集是指利用多天线间较低的无线信道的相关性，提供额外的（发射或接13收）分集来对抗无线信道的衰落，按天线类型可有空间分集，或极化分集。

14波束赋型（Beamforming）是指利用发射端或接受段的多根天线，以一定的方式15形成一个特定波束，使目标方向上天线增益最大以及抑制/降低干扰。

16空分复用（MIMO）是指在一定的高SINR环境中，利用无线信道特性，在空口创17建多条并行信道，从而使空口的传输速率大大提高。

18以上多天线技术给网络带来的效果大致分为：19更好的覆盖效果通过天线分集或波束赋型可以提高接收端的SINR从而增强链路储备，同时也可2021视为同样的距离的条件下对速率的改进22更高的速率用空分复用实现更高的小区吞吐率及峰值速率，它的效果在较高载干比的无线2324环境中对数据速率的提高非常明显。

25在实际应用中空分复用往往与分集相结合使用，如在低SINR环境时，系统会从26空分复用转为天线分集。

273.多天线性能容量分析28针对以上各种多天线技术的特点，目前TD-LTE组网时主要考虑两种配置，8天29线波束赋型（单流,双流波束赋型），和2天线 MIMO。

对于上面两种配置，各厂30家已有许多仿真结果，基本结果大致类似。

以下是爱立信的仿真结果：31下行链路32338X2单流波束赋型在小区边缘的覆盖效果好于2X2 MIMO，但小区平均吞吐速率34要低于2X2 MIMO场景。

室内场景TD-LTE信号覆盖分布系统设计浅析

室内场景TD-LTE信号覆盖分布系统设计浅析

2.5 建设方式选择原则[6] 对于新建场景，可建设单路或双路分布系统。 对于改造场景，可改造单路或双路分布系统，或者改造单 路新建单路。 WLAN系统也支持MIMO工作方式，目前TD-SCDMA系统 采用单路分布系统实现单芯收发，但理论上支持双路也不排除 在特定场景下使用MIMO方式实现分集收发。 2.6 改造工作量 对于原系统覆盖已经无法满足建设指标的站点，包括现 场测试场强无法达标、室内天馈频段无法满足系统要求等情况 下，要求必须对原有室内天馈系统进行改造，通过替换原有天 馈的线缆半径以求降低馈线损耗、在天线末端电平无法达标区 域增加天线点位、对原有天馈进行相应的测试等方式来对原有 分布系统进行改造[7]； 2.7 双路分布系统天线设置要求 采用MIMO双路方案时，两个单极化天线隔离度要求至少10 倍波长，TD-LTE大约为1.25米，如果场景内实际安装条件受限， 双天线之间的隔离度要求也不应低于4倍波长大约为0.5米。 2.8 无源器件建设及改造原则 （1）天线建设及改造 ①天线工作频率范围要求为800～2500MHz。②由于在前 期分布系统点位的布放的原则是依据GSM制式的馈线损耗来布 放点位，导致原有天馈中的天线点位的覆盖半径较大或者密度 不合理，则需对原有天馈进行改造，通过增加或调整天线的布 放点，以及通过调整馈线的线缆半径来保证TD-LTE的网络覆盖 满足理论要求。③天线覆盖半径参考：半开阔场景例如写字楼 底层大厅、展馆的空旷区域等，覆盖半径约取9～15米；在半密 闭场景，如建筑体的标准楼层等，覆盖半径约取6～12米，在全 密闭场景，如写字楼地下室、超市场景，覆盖半径约取12～15 米。④在拥有实施环境和条件的场景内，为了有效抑制室内信号 的泄漏以及避免室外宏站强信号对室内的影响，可采用在房间的 临窗区域架设定向天线覆盖室内区域，这样既能获得良好的覆盖
LTE中多天线

LTE中多天线


５ 空间复用
ＬＴＥ系统中多天线技术领域的一个主要应用是空间复
用，利用空域提高信号传输速率。空间复用是在发送端的不
同天线上发送多个编码的数据流，增大容量，其带宽利用率 增加。
ＬＴＥ系统中空间复用技术分为开环空间复用和闭环空
间复用，其中开环空间复用不要求事先知道信道的状态信
息．闭环空间复用技术则要求事先知道信道的状态信息。 （１）开环空间复用
闭环模式需跟踪信道Ｈ的瞬时变化．要求很高的反 馈速度。量化损失和控制延迟是闭环反馈模式中主要的误 差来源．快衰落信道下反馈延迟会恶化闭环模式的工作性 能。如果信道变化慢，进行闭环空间复用预编码可提高链 路性能。
６ 波束赋形
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ＬＴＥ标准支持波束赋形技术．该技术是针对基站使 用小间距的天线阵列，为用户形成特定指向的波束。当天 线之间高度相关时，信道具有结构性．在结构化的信道中 有一个很强的主特征值，其他大部分的特征值都几乎为 零，主特征值对应集中了大部分的信道能量，此时，最佳 的方法是在主特征值方向发射一个数据流．终端收到的 信号有最大的接收功率，并降低对其他方向的干扰，如 图４所示。
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TD-LTE多天线技术应用

TD-LTE多天线技术应用

通信技术• Communications Technology28 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】TD-LTE 系统 多天线技术 应用研究LTE 是一种移动宽带网络标准，它是在3GPP 定义下产生的。

多天线（MIMO ）技术最早由国外学者Marconi 于1908年提出，该技术能够通过利用多天线对信道衰弱进行相应的抑制，其中信道的容量与天线的数量成正比。

无线通信相关技术不断发展，多天线技术在TD-LTE 系统中得到广泛应用。

多天线（MIMO ）技术有丰富的传输模式，对系统容量和小区的峰值速率能有效提高。

MIMO 系统能加倍增加信道的容量，保障信号传输的稳定性，并极大提高频谱的利用率。

针对LTE 存在的高传输速率特点，多天线技术在LTE 网络系统的建设中会发挥出重要的作用。

1 TD-LTE多天线（MIMO）技术概念和相应原理1.1 TD-LTE多天线（MIMO）技术相关概念对于LTE 系统而言，其能够改善小区边缘用户系统的相关性能，将多天线技术应用到LTE 系统中，空间维度资源能够得到充分的利用，相关发射功率和带宽在不受到改变的情况下，无线通信系统的传输容量可以得到成倍的提高。

对于多天线技术而言，其包含了天线分集、空间复用和波束赋型等三种应用技术，通过在无线通信系统中使用大规模的多天线（MIMO ）技术，可以有效提高空间的分辨率，能够对各类资源进行深度挖掘，涉及维度更加广泛。

同时，多天线技术能够有效提高天线接收端的信噪比，从而达到更好的网络覆盖效果，天线分集和波束赋型技术发挥了重要的作用。

通过使用多天线技术中的空间复用技术，还能够有效提高小区的吞吐率和峰值速率，在特定的环境下空间复用技术还能够提高数据的速率。

通过将多天线（MIMO ）技术应用到LTE 通信系统中，能够有效保证LTE 系统的高峰值速率和高频谱效率。