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相關(guān)專題：
MIMO中的波束成形方式與智能天線系統(tǒng)中的波束成形類似，在發(fā)射端將待發(fā)射數(shù)據(jù)矢量加權(quán)，形成某種方向圖后到達接收端，接收端再對收到的信號進行上行波束成形，抑制噪聲和干擾。
與常規(guī)智能天線不同的是，原來的下行波束成形只針對一個天線，現(xiàn)在需要針對多個天線。通過下行波束成形，使得信號在用戶方向上得到加強，通過上行波束成形，使得用戶具有更強的抗干擾能力和抗噪能力。因此，和發(fā)分集類似，可以利用額外的波束成形增益提高通信鏈路的可靠性，也可在同樣可靠性下利用高階調(diào)制提高數(shù)據(jù)率和頻譜利用率。
典型的波束成形可以有以下兩種分類方式：
1.按照信號的發(fā)射方式分類：
● 傳統(tǒng)波束成形：當信道特征值只有一個或只有一個接收天線時，沿特征向量發(fā)射所有的功率實現(xiàn)波束成形。
● 特征波束成形（Eigen-beamforming）：對信道矩陣進行特征值分解，信道將轉(zhuǎn)化為多個并行的信道，在每個信道上獨立傳輸數(shù)據(jù)。
2.按反饋的信道信息分類：
● 瞬時信道信息反饋
● 信道均值信息反饋
● 信道協(xié)方差矩陣反饋
上行天線選擇
對于FDD模式，存在開環(huán)和閉環(huán)兩種天線選擇方案。開環(huán)方案即UMTS系統(tǒng)中的時間切換傳輸分集（TSTD）。在開環(huán)方案中，上行共享數(shù)據(jù)信道在天線間交替發(fā)送，這樣可以獲得空間分集，從而避免共享數(shù)據(jù)信道的深衰落。在閉環(huán)天線選擇方案中，UE必須從不同的天線發(fā)射參考符號，用于在基站側(cè)提前進行信道質(zhì)量測量，基站選址可以提供更高接收信號功率的天線，用于后續(xù)的共享數(shù)據(jù)信道傳輸，被選中的天線信息需要通過下行控制信道反饋給目標UE，最后，UE使用被選中的天線進行上行共享數(shù)據(jù)信道傳輸。
對于TDD模式，可以利用上行與下行信道之間的對稱性，這樣，上行天線選擇可以基于下行MIMO信道估計來進行。
一般來講，最優(yōu)天線選擇準則可分為兩種：一種是以最大化多天線提供的分集來提高傳輸質(zhì)量；另一種是以最大化多天線提供的容量來提高傳輸效率。
與傳統(tǒng)的單天線傳輸技術(shù)相比，上行天線選擇技術(shù)可以提供更多的分集增益，同時保持著與單天線傳輸技術(shù)相同的復雜度。從本質(zhì)上看，該技術(shù)是以增加反饋參考信號為代價而取得了信道容量提升。
上行多用戶MIMO
對于LTE系統(tǒng)上行鏈路，在每個用戶終端只有一個天線的情況下，如果把兩個移動臺合起來進行發(fā)送，按照一定方式把兩個移動臺的天線配合成一對，它們之間共享配對的兩天線，使用相同的時/頻資源，那么這兩個移動臺和基站之間就可以構(gòu)成一個虛擬MIMO系統(tǒng)，從而提高上行系統(tǒng)的容量。由于在LTE系統(tǒng)中，用戶之間不能互相通信，因此，該方案必須由基站統(tǒng)一調(diào)度。
用戶配對是上行多用戶MIMO的重要而獨特的環(huán)節(jié)，即基站選取兩個或多個單天線用戶在同樣的時/頻資源塊里傳輸數(shù)據(jù)。由于信號來自不同的用戶，經(jīng)過不同的信道，用戶間互相干擾的程度不同，因此，只有通過有效的用戶配對過程，才能使配對用戶之間的干擾最小，進而更好地獲得多用戶分集增益，保證配對后無線鏈路傳輸?shù)目煽啃约敖研浴Ｄ壳耙烟岢龅呐鋵Σ呗匀缦隆?span lang="EN-US">
● 正交配對：選擇兩個信道正交性最大的用戶進行配對，這種方法可以減少用戶之間的配對干擾，但是由于搜尋正交用戶計算量大，所以復雜度太大。
● 隨機配對：這種配對方法目前使用比較普遍，優(yōu)點是配對方式簡單，配對用戶的選擇隨機生成，復雜度低，計算量小。缺點是對于隨機配對的用戶，有可能由于信道相關(guān)性大而產(chǎn)生比較大的干擾。
● 基于路徑損耗和慢衰落排序的配對方法：將用戶路徑損耗加慢衰落值的和進行排序，對排序后相鄰的用戶進行配對。這種配對方法簡單，復雜度低，在用戶移動緩慢、路徑損耗和慢衰落變化緩慢的情況下，用戶重新配對頻率也會降低，而且由于配對用戶路徑損耗加慢衰落值相近，所以也降低了用戶產(chǎn)生“遠近”效應的可能性。缺點是配對用戶信道相關(guān)性可能較大，配對用戶之間的干擾可能比較大。
綜上，MIMO傳輸方案的應用可以概括為下表：
|
傳輸方案 |
秩 |
信道相關(guān)性 |
移動性 |
數(shù)據(jù)速率 |
在小區(qū)中的位置 |
|
發(fā)射分集(SFBC) |
1 |
低 |
高/中速移動 |
低 |
小區(qū)邊緣 |
|
開環(huán)空間復用 |
2/4 |
低 |
高/中速移動 |
中/低 |
小區(qū)中心/邊緣 |
|
雙流預編碼 |
2/4 |
低 |
低速移動 |
高 |
小區(qū)中心 |
|
多用戶MIMO |
2/4 |
低 |
低速移動 |
高 |
小區(qū)中心 |
|
碼本波束成形 |
1 |
高 |
低速移動 |
低 |
小區(qū)邊緣 |
|
非碼本波束成形 |
1 |
高 |
低速移動 |
低 |
小區(qū)邊緣 |
理論上，虛擬MIMO技術(shù)可以極大低提高系統(tǒng)吞吐量，但是實際配對策略以及如何有效地為配對用戶分配資源的問題，都會對系統(tǒng)吞吐量產(chǎn)生很大的影響。因此，需要在性能和復雜度兩者之間取得一個良好的折中，虛擬MIMO技術(shù)的優(yōu)勢才能充分發(fā)揮出來。
