胡兵

【摘要】 多天線技術(shù)（MIMO）是TD-LTE系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，能夠在不增加頻譜帶寬和天線發(fā)射功率的情況下，大幅提高信道容量、頻譜利用率和數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。文章對(duì)比分析了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中2/8天線性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，給出了各場(chǎng)景應(yīng)用建議。

【關(guān)鍵字】 TD-LTE MIMO 2天線 8天線

一、概述

多天線技術(shù)（MIMO）是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)高容量、高頻譜效率的重要手段。TD-LTE系統(tǒng)也引入了多天線技術(shù)，結(jié)合OFDM以及波束賦形技術(shù)，可以顯著提升空間分集的效果、改善小區(qū)邊界區(qū)域的信道條件、很好地實(shí)現(xiàn)空、時(shí)、頻多維信號(hào)的聯(lián)合處理和調(diào)度，大幅提升系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率。

2013年12月4日，工信部向三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)TD-LTE商用牌照，正式開(kāi)啟了中國(guó)的4G時(shí)代，TD-LTE的建設(shè)進(jìn)程也大大加快。但是隨著可用站址資源的不斷減少，天面已成為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)瓶頸所在?；咎炀€數(shù)的選擇是TD-LTE的實(shí)際部署和后續(xù)發(fā)展需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。本文將對(duì)比分析2/8天線的性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，最后給出各場(chǎng)景的應(yīng)用建議

二、TD-LTE系統(tǒng)天線模式

3GPP的規(guī)范中定義了多種MIMO傳輸模式，以適應(yīng)不同的信道條件、不同的天線配置等場(chǎng)景的應(yīng)用。原則上，3GPP對(duì)天線數(shù)目與所采用的傳輸模式?jīng)]有特別的搭配要求，但在實(shí)際應(yīng)用中2天線系統(tǒng)常用模式為TM2、TM3，8天線系統(tǒng)常用模式為TM7、TM8。

TM2采用SFBC方式，屬于2天線的發(fā)射分集方案，在用戶無(wú)法進(jìn)行可靠的信道質(zhì)量反饋時(shí)使用，可以提高用戶傳輸?shù)目煽啃?。該模式也作為TM3～TM8在信道條件差的情況下的回退方案。TM3主傳輸方式為雙流復(fù)用，能在信道調(diào)教較好的地方提高用戶頻譜效率一倍，在小區(qū)邊緣回退為TM2。TM7主傳輸方式為單流波束賦形，可以提升邊緣用戶吞吐量，信號(hào)條件好的時(shí)候可以自適應(yīng)為TM3，部分條件下可回退為TM2。3GPP Release 9版本中新定義了傳輸模式TM8，TM8模式即雙流波束賦形技術(shù)應(yīng)用于信號(hào)散射體比較充分的條件下，結(jié)合了智能天線賦形技術(shù)和MIMO的空間復(fù)用技術(shù)，利用了TDD信道的對(duì)稱性，同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，能夠保持在傳統(tǒng)單流下實(shí)現(xiàn)廣覆蓋，提高小區(qū)容量和減少干擾。小區(qū)邊緣可自適應(yīng)為TM7，部分條件下可回退為TM2或TM3。

三、2天線和8天線性能對(duì)比

TD-LTE中2天線可以獲得分集和復(fù)用增益，8天線可綜合獲得3種增益：賦形增益、分集/復(fù)用增益。波束賦形一方面能提高覆蓋能力，另一方面可以降低小區(qū)內(nèi)/間干擾，從而提升系統(tǒng)吞吐量。

3.1 覆蓋性能對(duì)比

從鏈路預(yù)算上來(lái)看，2天線和8天線的主要差別在天線的分集增益、波束賦形增益以及干擾余量。在接收側(cè)，8天線基站分集增益取8dB，2天線基站分集增益取3dB，終端為2天線其分集增益取3dB。在發(fā)送側(cè)，終端為單天線，因此無(wú)發(fā)送分集增益；基站業(yè)務(wù)信道，8天線為波束賦形方式，無(wú)分集增益，賦形增益取7.5dB；基站控制信道，由于8天線廣播信道，要實(shí)現(xiàn)全小區(qū)覆蓋，波束賦形技術(shù)在業(yè)務(wù)信道的增益不復(fù)存在，8天線和2天線相同為發(fā)送分集方式，分集增益取3dB。另外8天線采用了波束賦形技術(shù)，其抗干擾能力更強(qiáng)，對(duì)覆蓋具有額外的增益，因此，8天線的干擾余量要比2天線的小。2天線和8天線覆蓋性能對(duì)比如表1所示。

表1 2天線與8天線無(wú)覆蓋性能對(duì)比

上行接收方面，8天線接收和2天線接收的差異為3 dB左右。對(duì)于下行業(yè)務(wù)信道，8天線相對(duì)2天線有3.5dB的增益（若考慮干擾余量則增益更大），因此對(duì)于業(yè)務(wù)信道覆蓋受限的場(chǎng)景，8天線相比2 天線在小區(qū)邊緣更有優(yōu)勢(shì)，可以有效提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量。

而對(duì)于下行控制信道，8天線相對(duì)2天線有2dB的差距，由于8 天線傳輸控制信道的短板，使得8 天線的控制信道覆蓋略遜于2 天線，由此可能導(dǎo)致8天線覆蓋增益的不確定性。

3.2 吞吐量對(duì)比

圖1和圖2為D頻段、20 MHz帶寬、上下行時(shí)隙配比2：2、鄰區(qū)50%加擾條件下，幾個(gè)不同的主設(shè)備廠家2/8天線在小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量對(duì)比圖。

從圖1和圖2可以看出，8天線上行小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量增益非常明顯，相對(duì)于2天線分別平均提升了48%和102%；除個(gè)別廠家外，8天線單流的下行小區(qū)平均吞吐量相對(duì)于2天線并沒(méi)有明顯提升，平均只提升了15%，8天線雙流則平均提升了32%。

四、2天線和8天線建網(wǎng)成本和施工難度對(duì)比

4.1 建網(wǎng)成本對(duì)比

TD-LTE基站的2天線和8天線站址的配套建設(shè)成本都一樣，二者的建站成本主要差別在天線、BBU以及RRU的設(shè)備成本不同。

天線：8天線比2天線設(shè)備價(jià)格高，但天線占單設(shè)備總體成本比重較低；

BBU：由于發(fā)射/接收天線數(shù)的增加以及波束賦形等復(fù)雜算法，采用8天線對(duì)基帶的處理能力增加較多，但數(shù)字基帶部分成本占單設(shè)備總體成本比重也較低；

RRU：8通道RRU的通道數(shù)及射頻模塊相應(yīng)增多，總體成本相應(yīng)增加；

綜合目前各廠家的設(shè)備成本情況，8天線產(chǎn)品的設(shè)備成本約為2天線的1.8倍。

表2給出了城區(qū)環(huán)境下10km2覆蓋范圍內(nèi)2天線和8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本計(jì)算過(guò)程。由結(jié)果可以看出，在相同的邊緣速率要求下，由于8天線的覆蓋半徑較大，雖然單站建設(shè)成本8天線要高于2天線，但是總體建網(wǎng)成本8天線的要低于2天線，8天線方案可節(jié)約總體建網(wǎng)成本約36%。

表2 2天線與8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本

4.2 施工難度對(duì)比

2天線與8天線的主要參數(shù)如表3所示：

表3 2天線與8天線的主要參數(shù)

通過(guò)對(duì)比2天線與8天線的主要參數(shù)，可以得出，8天線的RRU及天線尺寸均較大，設(shè)備重量較重，對(duì)天面要求較高，與2天線相比增加了施工和維護(hù)的工作量。

五、結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)比研究，可知，8天線在容量和覆蓋性能方面有一定優(yōu)勢(shì)，在同等站距情況下可以提升網(wǎng)絡(luò)容量；而在同等邊緣用戶速率要求下，采用8天線可減少站址建設(shè)需求，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。雖然8天線施工實(shí)施難度要大于2 天線，但參考TD-SCDMA和TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，大部分站址具備8天線實(shí)施條件，建議在城區(qū)、郊區(qū)以及農(nóng)村需要連續(xù)覆蓋的大部分基站采用8天線。2天線產(chǎn)品對(duì)于天面要求低，饋線少，易于安裝，因此主要在部分實(shí)施受限的場(chǎng)景使用，例如天面受限站點(diǎn)、物業(yè)和居民對(duì)大面板天線反感較大難以實(shí)施的站點(diǎn)、街道站、高速公路站點(diǎn)、補(bǔ)盲站點(diǎn)等。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 3GPP TS 36.211. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； Physical channels and modulation[S].

[2] 戴源等.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì).人民郵電出版社[A].2012.4.

[3] 詹鵬，蘇穎博. TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2011（7）.

[4] 黃岳，蘭來(lái)喜. 8通道TD-LTE系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析[J].電信技術(shù)，2011（7）.

【摘要】 多天線技術(shù)（MIMO）是TD-LTE系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，能夠在不增加頻譜帶寬和天線發(fā)射功率的情況下，大幅提高信道容量、頻譜利用率和數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。文章對(duì)比分析了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中2/8天線性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，給出了各場(chǎng)景應(yīng)用建議。

【關(guān)鍵字】 TD-LTE MIMO 2天線 8天線

一、概述

多天線技術(shù)（MIMO）是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)高容量、高頻譜效率的重要手段。TD-LTE系統(tǒng)也引入了多天線技術(shù)，結(jié)合OFDM以及波束賦形技術(shù)，可以顯著提升空間分集的效果、改善小區(qū)邊界區(qū)域的信道條件、很好地實(shí)現(xiàn)空、時(shí)、頻多維信號(hào)的聯(lián)合處理和調(diào)度，大幅提升系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率。

2013年12月4日，工信部向三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)TD-LTE商用牌照，正式開(kāi)啟了中國(guó)的4G時(shí)代，TD-LTE的建設(shè)進(jìn)程也大大加快。但是隨著可用站址資源的不斷減少，天面已成為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)瓶頸所在?；咎炀€數(shù)的選擇是TD-LTE的實(shí)際部署和后續(xù)發(fā)展需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。本文將對(duì)比分析2/8天線的性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，最后給出各場(chǎng)景的應(yīng)用建議

二、TD-LTE系統(tǒng)天線模式

3GPP的規(guī)范中定義了多種MIMO傳輸模式，以適應(yīng)不同的信道條件、不同的天線配置等場(chǎng)景的應(yīng)用。原則上，3GPP對(duì)天線數(shù)目與所采用的傳輸模式?jīng)]有特別的搭配要求，但在實(shí)際應(yīng)用中2天線系統(tǒng)常用模式為TM2、TM3，8天線系統(tǒng)常用模式為TM7、TM8。

TM2采用SFBC方式，屬于2天線的發(fā)射分集方案，在用戶無(wú)法進(jìn)行可靠的信道質(zhì)量反饋時(shí)使用，可以提高用戶傳輸?shù)目煽啃?。該模式也作為TM3～TM8在信道條件差的情況下的回退方案。TM3主傳輸方式為雙流復(fù)用，能在信道調(diào)教較好的地方提高用戶頻譜效率一倍，在小區(qū)邊緣回退為TM2。TM7主傳輸方式為單流波束賦形，可以提升邊緣用戶吞吐量，信號(hào)條件好的時(shí)候可以自適應(yīng)為TM3，部分條件下可回退為TM2。3GPP Release 9版本中新定義了傳輸模式TM8，TM8模式即雙流波束賦形技術(shù)應(yīng)用于信號(hào)散射體比較充分的條件下，結(jié)合了智能天線賦形技術(shù)和MIMO的空間復(fù)用技術(shù)，利用了TDD信道的對(duì)稱性，同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，能夠保持在傳統(tǒng)單流下實(shí)現(xiàn)廣覆蓋，提高小區(qū)容量和減少干擾。小區(qū)邊緣可自適應(yīng)為TM7，部分條件下可回退為TM2或TM3。

三、2天線和8天線性能對(duì)比

TD-LTE中2天線可以獲得分集和復(fù)用增益，8天線可綜合獲得3種增益：賦形增益、分集/復(fù)用增益。波束賦形一方面能提高覆蓋能力，另一方面可以降低小區(qū)內(nèi)/間干擾，從而提升系統(tǒng)吞吐量。

3.1 覆蓋性能對(duì)比

從鏈路預(yù)算上來(lái)看，2天線和8天線的主要差別在天線的分集增益、波束賦形增益以及干擾余量。在接收側(cè)，8天線基站分集增益取8dB，2天線基站分集增益取3dB，終端為2天線其分集增益取3dB。在發(fā)送側(cè)，終端為單天線，因此無(wú)發(fā)送分集增益；基站業(yè)務(wù)信道，8天線為波束賦形方式，無(wú)分集增益，賦形增益取7.5dB；基站控制信道，由于8天線廣播信道，要實(shí)現(xiàn)全小區(qū)覆蓋，波束賦形技術(shù)在業(yè)務(wù)信道的增益不復(fù)存在，8天線和2天線相同為發(fā)送分集方式，分集增益取3dB。另外8天線采用了波束賦形技術(shù)，其抗干擾能力更強(qiáng)，對(duì)覆蓋具有額外的增益，因此，8天線的干擾余量要比2天線的小。2天線和8天線覆蓋性能對(duì)比如表1所示。

表1 2天線與8天線無(wú)覆蓋性能對(duì)比

上行接收方面，8天線接收和2天線接收的差異為3 dB左右。對(duì)于下行業(yè)務(wù)信道，8天線相對(duì)2天線有3.5dB的增益（若考慮干擾余量則增益更大），因此對(duì)于業(yè)務(wù)信道覆蓋受限的場(chǎng)景，8天線相比2 天線在小區(qū)邊緣更有優(yōu)勢(shì)，可以有效提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量。

而對(duì)于下行控制信道，8天線相對(duì)2天線有2dB的差距，由于8 天線傳輸控制信道的短板，使得8 天線的控制信道覆蓋略遜于2 天線，由此可能導(dǎo)致8天線覆蓋增益的不確定性。

3.2 吞吐量對(duì)比

圖1和圖2為D頻段、20 MHz帶寬、上下行時(shí)隙配比2：2、鄰區(qū)50%加擾條件下，幾個(gè)不同的主設(shè)備廠家2/8天線在小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量對(duì)比圖。

從圖1和圖2可以看出，8天線上行小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量增益非常明顯，相對(duì)于2天線分別平均提升了48%和102%；除個(gè)別廠家外，8天線單流的下行小區(qū)平均吞吐量相對(duì)于2天線并沒(méi)有明顯提升，平均只提升了15%，8天線雙流則平均提升了32%。

四、2天線和8天線建網(wǎng)成本和施工難度對(duì)比

4.1 建網(wǎng)成本對(duì)比

TD-LTE基站的2天線和8天線站址的配套建設(shè)成本都一樣，二者的建站成本主要差別在天線、BBU以及RRU的設(shè)備成本不同。

天線：8天線比2天線設(shè)備價(jià)格高，但天線占單設(shè)備總體成本比重較低；

BBU：由于發(fā)射/接收天線數(shù)的增加以及波束賦形等復(fù)雜算法，采用8天線對(duì)基帶的處理能力增加較多，但數(shù)字基帶部分成本占單設(shè)備總體成本比重也較低；

RRU：8通道RRU的通道數(shù)及射頻模塊相應(yīng)增多，總體成本相應(yīng)增加；

綜合目前各廠家的設(shè)備成本情況，8天線產(chǎn)品的設(shè)備成本約為2天線的1.8倍。

表2給出了城區(qū)環(huán)境下10km2覆蓋范圍內(nèi)2天線和8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本計(jì)算過(guò)程。由結(jié)果可以看出，在相同的邊緣速率要求下，由于8天線的覆蓋半徑較大，雖然單站建設(shè)成本8天線要高于2天線，但是總體建網(wǎng)成本8天線的要低于2天線，8天線方案可節(jié)約總體建網(wǎng)成本約36%。

表2 2天線與8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本

4.2 施工難度對(duì)比

2天線與8天線的主要參數(shù)如表3所示：

表3 2天線與8天線的主要參數(shù)

通過(guò)對(duì)比2天線與8天線的主要參數(shù)，可以得出，8天線的RRU及天線尺寸均較大，設(shè)備重量較重，對(duì)天面要求較高，與2天線相比增加了施工和維護(hù)的工作量。

五、結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)比研究，可知，8天線在容量和覆蓋性能方面有一定優(yōu)勢(shì)，在同等站距情況下可以提升網(wǎng)絡(luò)容量；而在同等邊緣用戶速率要求下，采用8天線可減少站址建設(shè)需求，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。雖然8天線施工實(shí)施難度要大于2 天線，但參考TD-SCDMA和TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，大部分站址具備8天線實(shí)施條件，建議在城區(qū)、郊區(qū)以及農(nóng)村需要連續(xù)覆蓋的大部分基站采用8天線。2天線產(chǎn)品對(duì)于天面要求低，饋線少，易于安裝，因此主要在部分實(shí)施受限的場(chǎng)景使用，例如天面受限站點(diǎn)、物業(yè)和居民對(duì)大面板天線反感較大難以實(shí)施的站點(diǎn)、街道站、高速公路站點(diǎn)、補(bǔ)盲站點(diǎn)等。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 3GPP TS 36.211. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA）； Physical channels and modulation[S].

[2] 戴源等.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì).人民郵電出版社[A].2012.4.

[3] 詹鵬，蘇穎博. TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)算分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2011（7）.

[4] 黃岳，蘭來(lái)喜. 8通道TD-LTE系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析[J].電信技術(shù)，2011（7）.

【摘要】 多天線技術(shù)（MIMO）是TD-LTE系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，能夠在不增加頻譜帶寬和天線發(fā)射功率的情況下，大幅提高信道容量、頻譜利用率和數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。文章對(duì)比分析了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中2/8天線性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，給出了各場(chǎng)景應(yīng)用建議。

【關(guān)鍵字】 TD-LTE MIMO 2天線 8天線

一、概述

多天線技術(shù)（MIMO）是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)高容量、高頻譜效率的重要手段。TD-LTE系統(tǒng)也引入了多天線技術(shù)，結(jié)合OFDM以及波束賦形技術(shù)，可以顯著提升空間分集的效果、改善小區(qū)邊界區(qū)域的信道條件、很好地實(shí)現(xiàn)空、時(shí)、頻多維信號(hào)的聯(lián)合處理和調(diào)度，大幅提升系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率。

2013年12月4日，工信部向三大運(yùn)營(yíng)商頒發(fā)TD-LTE商用牌照，正式開(kāi)啟了中國(guó)的4G時(shí)代，TD-LTE的建設(shè)進(jìn)程也大大加快。但是隨著可用站址資源的不斷減少，天面已成為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)瓶頸所在。基站天線數(shù)的選擇是TD-LTE的實(shí)際部署和后續(xù)發(fā)展需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。本文將對(duì)比分析2/8天線的性能、建網(wǎng)成本和施工難度的差異，最后給出各場(chǎng)景的應(yīng)用建議

二、TD-LTE系統(tǒng)天線模式

3GPP的規(guī)范中定義了多種MIMO傳輸模式，以適應(yīng)不同的信道條件、不同的天線配置等場(chǎng)景的應(yīng)用。原則上，3GPP對(duì)天線數(shù)目與所采用的傳輸模式?jīng)]有特別的搭配要求，但在實(shí)際應(yīng)用中2天線系統(tǒng)常用模式為TM2、TM3，8天線系統(tǒng)常用模式為TM7、TM8。

TM2采用SFBC方式，屬于2天線的發(fā)射分集方案，在用戶無(wú)法進(jìn)行可靠的信道質(zhì)量反饋時(shí)使用，可以提高用戶傳輸?shù)目煽啃?。該模式也作為TM3～TM8在信道條件差的情況下的回退方案。TM3主傳輸方式為雙流復(fù)用，能在信道調(diào)教較好的地方提高用戶頻譜效率一倍，在小區(qū)邊緣回退為TM2。TM7主傳輸方式為單流波束賦形，可以提升邊緣用戶吞吐量，信號(hào)條件好的時(shí)候可以自適應(yīng)為TM3，部分條件下可回退為TM2。3GPP Release 9版本中新定義了傳輸模式TM8，TM8模式即雙流波束賦形技術(shù)應(yīng)用于信號(hào)散射體比較充分的條件下，結(jié)合了智能天線賦形技術(shù)和MIMO的空間復(fù)用技術(shù)，利用了TDD信道的對(duì)稱性，同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用，能夠保持在傳統(tǒng)單流下實(shí)現(xiàn)廣覆蓋，提高小區(qū)容量和減少干擾。小區(qū)邊緣可自適應(yīng)為TM7，部分條件下可回退為TM2或TM3。

三、2天線和8天線性能對(duì)比

TD-LTE中2天線可以獲得分集和復(fù)用增益，8天線可綜合獲得3種增益：賦形增益、分集/復(fù)用增益。波束賦形一方面能提高覆蓋能力，另一方面可以降低小區(qū)內(nèi)/間干擾，從而提升系統(tǒng)吞吐量。

3.1 覆蓋性能對(duì)比

從鏈路預(yù)算上來(lái)看，2天線和8天線的主要差別在天線的分集增益、波束賦形增益以及干擾余量。在接收側(cè)，8天線基站分集增益取8dB，2天線基站分集增益取3dB，終端為2天線其分集增益取3dB。在發(fā)送側(cè)，終端為單天線，因此無(wú)發(fā)送分集增益；基站業(yè)務(wù)信道，8天線為波束賦形方式，無(wú)分集增益，賦形增益取7.5dB；基站控制信道，由于8天線廣播信道，要實(shí)現(xiàn)全小區(qū)覆蓋，波束賦形技術(shù)在業(yè)務(wù)信道的增益不復(fù)存在，8天線和2天線相同為發(fā)送分集方式，分集增益取3dB。另外8天線采用了波束賦形技術(shù)，其抗干擾能力更強(qiáng)，對(duì)覆蓋具有額外的增益，因此，8天線的干擾余量要比2天線的小。2天線和8天線覆蓋性能對(duì)比如表1所示。

表1 2天線與8天線無(wú)覆蓋性能對(duì)比

上行接收方面，8天線接收和2天線接收的差異為3 dB左右。對(duì)于下行業(yè)務(wù)信道，8天線相對(duì)2天線有3.5dB的增益（若考慮干擾余量則增益更大），因此對(duì)于業(yè)務(wù)信道覆蓋受限的場(chǎng)景，8天線相比2 天線在小區(qū)邊緣更有優(yōu)勢(shì)，可以有效提升小區(qū)邊緣用戶吞吐量。

而對(duì)于下行控制信道，8天線相對(duì)2天線有2dB的差距，由于8 天線傳輸控制信道的短板，使得8 天線的控制信道覆蓋略遜于2 天線，由此可能導(dǎo)致8天線覆蓋增益的不確定性。

3.2 吞吐量對(duì)比

圖1和圖2為D頻段、20 MHz帶寬、上下行時(shí)隙配比2：2、鄰區(qū)50%加擾條件下，幾個(gè)不同的主設(shè)備廠家2/8天線在小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量對(duì)比圖。

從圖1和圖2可以看出，8天線上行小區(qū)平均吞吐量和小區(qū)邊緣吞吐量增益非常明顯，相對(duì)于2天線分別平均提升了48%和102%；除個(gè)別廠家外，8天線單流的下行小區(qū)平均吞吐量相對(duì)于2天線并沒(méi)有明顯提升，平均只提升了15%，8天線雙流則平均提升了32%。

四、2天線和8天線建網(wǎng)成本和施工難度對(duì)比

4.1 建網(wǎng)成本對(duì)比

TD-LTE基站的2天線和8天線站址的配套建設(shè)成本都一樣，二者的建站成本主要差別在天線、BBU以及RRU的設(shè)備成本不同。

天線：8天線比2天線設(shè)備價(jià)格高，但天線占單設(shè)備總體成本比重較低；

BBU：由于發(fā)射/接收天線數(shù)的增加以及波束賦形等復(fù)雜算法，采用8天線對(duì)基帶的處理能力增加較多，但數(shù)字基帶部分成本占單設(shè)備總體成本比重也較低；

RRU：8通道RRU的通道數(shù)及射頻模塊相應(yīng)增多，總體成本相應(yīng)增加；

綜合目前各廠家的設(shè)備成本情況，8天線產(chǎn)品的設(shè)備成本約為2天線的1.8倍。

表2給出了城區(qū)環(huán)境下10km2覆蓋范圍內(nèi)2天線和8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本計(jì)算過(guò)程。由結(jié)果可以看出，在相同的邊緣速率要求下，由于8天線的覆蓋半徑較大，雖然單站建設(shè)成本8天線要高于2天線，但是總體建網(wǎng)成本8天線的要低于2天線，8天線方案可節(jié)約總體建網(wǎng)成本約36%。

表2 2天線與8天線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本

4.2 施工難度對(duì)比

2天線與8天線的主要參數(shù)如表3所示：

表3 2天線與8天線的主要參數(shù)

通過(guò)對(duì)比2天線與8天線的主要參數(shù)，可以得出，8天線的RRU及天線尺寸均較大，設(shè)備重量較重，對(duì)天面要求較高，與2天線相比增加了施工和維護(hù)的工作量。

五、結(jié)論

通過(guò)上述對(duì)比研究，可知，8天線在容量和覆蓋性能方面有一定優(yōu)勢(shì)，在同等站距情況下可以提升網(wǎng)絡(luò)容量；而在同等邊緣用戶速率要求下，采用8天線可減少站址建設(shè)需求，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。雖然8天線施工實(shí)施難度要大于2 天線，但參考TD-SCDMA和TD-LTE試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，大部分站址具備8天線實(shí)施條件，建議在城區(qū)、郊區(qū)以及農(nóng)村需要連續(xù)覆蓋的大部分基站采用8天線。2天線產(chǎn)品對(duì)于天面要求低，饋線少，易于安裝，因此主要在部分實(shí)施受限的場(chǎng)景使用，例如天面受限站點(diǎn)、物業(yè)和居民對(duì)大面板天線反感較大難以實(shí)施的站點(diǎn)、街道站、高速公路站點(diǎn)、補(bǔ)盲站點(diǎn)等。

參 考 文 獻(xiàn)

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