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多天线技术（MIMO）是LTE系统的核心技术之一，能够在不增加频谱带宽和天线发射功率的情况下，大幅提高信道容量、频谱利用率和数据的传输质量。试验验证，对于TD-LTE，8天线相比2天线、4天线更能够充分发挥TDD的性能优势，发挥空间复用和干扰抑制的优势，进一步提升TD-LTE小区的吞吐量，同时8天线接收也会增强上行的业务速率。
一、频谱危机下的8天线优势
在频谱资源日益紧张的今天，全球移动互联网进入爆炸式增长阶段。面对爆炸性增长的无线数据宽带需求，如何利用现有的TDD频谱资源，实现LTE产业规模效益最大化，已成为全球LTE产业的重要课题。TD-LTE 8天线的技术特性使之成为缓解频谱资源压力、显著改善频谱利用率的有效方法之一。
以密集市区场景为例，子帧配置为2D2U，特殊子帧配置为10:2:2时，不同天线形态的小区平均速率和小区边缘用户速率的仿真对比如图1所示。
对于上行链路的性能，8天线相比于2天线和4天线有更大的接收分集增益。
对于下行链路的性能，小间距8天线相比4天线的空间自由度更大，能够形成更窄、指向性更强的波束，提高有用信号，有效降低干扰，相比小间距4天线有更大的赋形增益。
从上述数据可以看出，天线数越多，频谱效率越高，8天线能够显著提升上下行速率。
二、8天线应对上行业务带宽需求
随着用户业务的发展，微信、视频电话等新业务导致上行业务的比重日益增加。在LTE系统中，由于UE在发送功率上显著低于基站侧，根据链路预算，上行业务信道相比下行业务信道更受限。同时，由于终端上行只有1根天线发送，对于接收侧来说，采用多天线将能够利用空间自由度获得更大的处理增益，因此8天线能够使其增益达到最优。
同时，8天线具有良好的干扰消除功能，通过IRC（干扰抑制合并）算法，能够有效提高小区上行平均吞吐量。经现网充分验证，在上行存在邻小区终端加载时，8天线开启干扰抑制算法能够提高70%的总吞吐量，相对4天线不足30%的提升量，具有明显优势。此外，8天线在上行引入MU-MIMO能够更充分发挥空间自由度大的优势，极大提升上行性能。
三、针对对称业务8天线性能更具优势
基于IMS的VoLTE话音方案是LTE网络支持语音业务的重要演进路径，VoLTE能够提供高质量的音视频业务体验，将成为全球主流的语音方案。
由于语音业务是对称业务，而LTE受限于上行，因此语音业务的容量将取决于上行。TD-LTE下行能力超过上行，通过使用8天线，在上行具有天然的分集增益，保证上行覆盖不受限，从而有效提升上行能力，可更好地匹配下行业务，如图2所示。
TD-LTE基站侧采用8天线形态，能够有效解决TD-LTE系统上行受限的问题，满足语音类业务包的时延抖动要求，并大幅提高语音业务的承载用户数，全面保障LTE后续全面接管2G、3G的语音和分组业务的无线网演进路线，降低运营商管理和运维多制式网络的投入成本。
四、工程部署8天线与4天线建设难度相当
通过对比8天线与4天线的主要参数，可以得出，8天线与4天线在重量和体积上几乎相当。如表1。
同时，对于2.6G单频段的8天线在体积和重量上还要更小。由于TD-LTE（2.6GHz)频率较高，天线半波阵子的尺寸只有800MHz的1/3左右，通过采用双极化天线，8通道天线尺寸也较垂直极化时显著减小。
目前，8天线已经成功应用于中国移动的TD-SCDMA现网和TD-LTE扩大规模试验网络，经过多年的组网实践和优化，开发了包括集束线缆等工程实施新方法，在工程可实施性和故障率上均已满足商用需求。
综上所述，室外基站建设采用8天线相比采用4天线整体更具优势。在城区及密集城区等典型LTE覆盖场景中，针对不同场景，可对2、8天线进行灵活部署，互相补充。对于站间距大、可新建天面的情况建议采用8天线建设；对于站间距大但天面紧张的情况，建议补站，根据补站后的情况，采用8天线或2天线建设；对于站间距较近（比如300米以内），且天面建设困难的情况，建议采用2天线，并与现网2G或3G天线采用双频天线的建设方案。
相比于LTE传统4天线技术，8天线在容量和覆盖能力上都有明显的性能增益，同时考虑到站点方案、运维复杂度、以及CAPEX/OPEX等因素，全球最大的TD-LTE网络目前正在采用8天线方案广泛部署。
作者：鲁义轩 来源：通信世界周刊
