LTE-Beamforming(波束成形)算法简介

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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。