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标题: LTE-Beamforming(波束成形)算法简介 [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2010-3-30 11:09

作者: fm737 标题: LTE-Beamforming(波束成形)算法简介

与传统的TDMA、FDMA或CDMA方式相比，LTE-A（LTE-Advanced）引入了第四维多址方式：空分多址（Spacial Division Multiple Access，SDMA）方式。人们研究波束成形的最初动机是，在频谱资源日益拥挤的情况下考虑如何将自适应波束成形应用于蜂窝小区的基站，以便能更有效地增加系统容量和提高频谱利用率。波束成形的基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，在接收模式下，来波方向之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。SDMA是利用用户空间位置的不同来区分不同用户，即在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，仍然可以根据信号不同的中间传播路径而区分。SDMA是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，充分利用频率资源。因此，波束成形可以通过空分多址来区分一个小区内（或多个小区之间）的多个用户，使其共享相同的时频资源。

另外，MIMO系统的空间复用和传输分集这两种发射方案都不需要知道信道信息（Channel State Information，CSI）。但理论研究证明，在发送端已经获取了CSI的情况下，通过联合采用传输波束成形（Transmit Beamforming，TBF）与接收合并（Receive Combining，RC）技术，可以进一步提升系统性能。

对于点对点的单用户MIMO系统（Single User MIMO，SU-MIMO），当发射天线数大于接收天线数，或者接收端信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）较低时，系统将受益于CSIT (Channel Side Information at the Transmiter，CSIT)。

对于点对多点的多用户MIMO系统（Multiple User MIMO，MU-MIMO），将始终受益于CSIT。因为我们通过在基站端采用传输波束成形或一定的预编码算法，不但可以为需要的接收机获取较高的SNR，更重要的是可以消除或者在很大程度上减少来自网络中其他点用户的干扰。

至于基站端CSIT的获取，对于频分双工 (Frequency Division Duplex，FDD)系统，相当于闭环MIMO技术（Closed-Loop MIMO），即基站端发出导频，用户接收机利用该导频所携带的信息估计出H(dl) ，再通过反馈链路反馈给基站。而对于时分双工 (Time Division Duplex，TDD)系统，相当于开环MIMO技术（Open-Loop MIMO），即用户端发出导频，基站接收机利用该导频所携带的信息估计出H(ul) ，再由信道互易性（Channel Reciprocity）, 做BF所需的下行信道信息满足H(dl)=H(ul)。

波束成形除了可以进行单流的数据传输之外，还可以支持多流的数据传输和空分多址。下图是发射波束成形的三种情况。

62bc9d7d476ffc267b07f&690.jpg

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时间: 2010-4-7 23:54

作者: hoking20

请问跟WIMAX中的Beamforming有什么区别？

时间: 2010-7-25 17:23

作者: StevenWong

好东西，多谢！

时间: 2010-10-29 20:54

作者: fangtianwei

为了满足3GPP长期演进（Long Term Evolution，LTE）在高数据率和高系统容量方面的需求，LTE系统支持下行应用多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术，包括传输分集（Transmit Diversity，TD），波束成形（Beamforming，BF）以及空间复用（Spatial Multiplexing，SM）。
传输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间/频率上的选择性，为信号的传递提供更多的副本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。LTE中传输分集技术的候选技术很多，比如空时编码（Space-Time Code，STC），循环延迟分集（Cyclic Delay Diversity，CDD）以及天线切换分集技术等。
波束成形技术是一种应用于小间距天线阵列的多天线传输技术，其主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。
空间复用技术则是一种利用空间信道的弱相关性的技术，其主要工作原理是在多个相互独立的空间信道上传递不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。这三种技术对空间信道的要求不同，因而其应用的场景也有所不同。典型的信道容量曲线在低信噪比区域的斜率比较大，应用传输分集技术和波束成形技术可以有效地提高接收信号的信噪比，从而提高传输速率或者覆盖范围，而在高信噪比区域，容量曲线接近平坦，再提高信噪比也无法明显改善传输速率，此时就可以利用空间复用技术来提高传输速率。

时间: 2010-10-31 12:47

作者: rfc3344

原帖由 hoking20 于 2010-4-7 23:54 发表
请问跟WIMAX中的Beamforming有什么区别？

都是OFDM系统，我认为是没有区别的，如果有区别的话，可能是CSI反馈机制不一样？

无论如何就是需要知道CSI，然后推算出预编码，这里的预编码有码本方式（接收端测量CSI反馈给发送端）和非码本方式（发送端通过逆向链路测量得知CSI）..

时间: 2010-11-4 12:55

作者: rockauthur

我觉得也OFDM的系统啊

时间: 2010-11-4 13:07

作者: bendan1

好网站，支持一下

时间: 2010-11-9 12:01

作者: mysy

学习一下，不知道测试怎么测这个

时间: 2012-9-11 10:11

作者: mengrui1990

谢谢分享

时间: 2014-7-6 11:51

作者: joreli5523325

多谢分享！学习了！

时间: 2015-11-12 20:20

作者: Vivianwww

顶~~请问对mmwave beamforming 有了解吗

时间: 2017-8-17 14:07

作者: echolawing

所有MIMO都需要有Beamforming吗？

时间: 2020-11-16 10:21

作者: 王Hui

谢谢博主的分享！

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