TD智能天线如何与MIMO融合

阳光无线

    MIMO作为TD长期演进的主流方案已经基本确立，通过增加发射端和接收端的天线数量来提高频谱利用率，从而满足无线通信对容量越来越高的需求。那么TD系统如何从现有的智能天线系统演进到多天线的MIMO呢？MIMO预示着智能天线的末路还是能够载上智能天线一起前行呢？
融合是喜是忧
    智能天线与MIMO能否融合，如何融合？只能说，如果硬要找出一种与MIMO实现不抵触的融合方案，那就是以单根智能天线替换单根普通天线，并在每根智能天线前加入赋形模块。每根智能天线间保证10倍的波长间隔。
    原理上分析，这样的融合利用多天线的空时编码提高信道的可靠性，而智能天线提供的波束赋形提供链路覆盖的提升。假设这套系统已经实现，就能想到的问题来分析一下它的性能。
    不难发现，智能天线一个时隙的上限用户数是受到它阵源数量限制的，只能生成阵源数量个级别的零陷对准用户，对于超过上限用户的服务，智能天线的赋形增益无法得到保证，这就大大限制了系统的吞吐量。再者，如果要和普通天线组成的MIMO系统比较，单根智能天线的阵元数远多于单根普通天线，但带来的增益是否能比得上多个普通天线，这也是个未知数。毋庸置疑，即使融合方案成立也是喜忧参半。
融合能否实现
    单个智能天线替换单个普通天线的方案是大多数赞同融合所提出的融合方案，但其中存在一些问题：
    从智能天线端考虑，由于智能天线体积较大，空间的分布相对于普通天线较难有10倍波长的间隔，这对工程布天线是个大的挑战；
    智能天线的波束赋形是个高强度计算单元，多个智能天线的同时计算会给基站端硬件带来较大的负荷，甚至是基站端无法承载的；
    即使基站端能够承载，多个赋形模块会带来的处理延时，对于TD也是一大障碍；
    对于多用户信源，经过空时编码后的bit流是无序的，波束赋形单元需为每个bit决定其对应的用户。这无疑又增加了硬件的复杂程度；
    对于MIMO而言，增加天线的数量，会指数级增加编码的复杂度，在致力于降低硬件复杂度的今天，谈融合可能有点雪上加霜。
路在何方
    对于智能天线与MIMO的融合，也有其他的方案。比如使用智能天线做接收天线，普通天线做发送的方案。在这里不枚举了，总之即使融合，智能天线对MIMO系统也有所牵绊。对于谈融合，更多的是出于对于现有的智能天线的利用考虑，为尽可能减少运营商的运营成本。不可避免的是，智能天线与MIMO理念上的差异带来的挑战是巨大的。
    例如，如何提高服务用户数？我们不妨引进MIMO中分组的概念，将所有天线分为若干组，每组天线服务一组固定用户。如两天线绑定为一组，服务1-16号用户，这时用户数提升了一倍。当然我们付出的代价是分集效果减半甚至更多，上述的是一个极端的效果，我们也可以让一根天线服务1-8号用户，而另一根用户服务4-12号用户，而每组此时的用户也可不尽相同。而选择用户无疑是智能天线的优势所在，目的是寻找吞吐量与分集效果的折中。所以在MIMO系统中如何发挥智能天线的优势需要精心设计。
    同样的，对于硬件复杂度，为了实现融合是会牺牲一定的性能。毕竟MIMO带给智能天线的是一个出色的领跑，智能天线是紧跟其脚步，还是停下歇息，在无线网络系统中，智能天线还能走多远？

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