C114讯LTE系统物理层的基本构架建立在OFDM+MIMO的基础之上。MIMO即多天线技术，对于提高数据传输的峰值速率与可靠性、扩展覆盖、抑制干扰、增加系统容量、提升系统吞吐量有着重要作用。面对速率与频谱效率需求的不断提升，对MIMO技术的增强与优化始终是LTE系统演进的一个重要方向。

多年来，大唐移动在TD-LTE多天线技术领域进行了全面布局，通过对3D MIMO技术的产学研用一体化探索，力争引导产业界共同推进3D MIMO系统的研究、验证、设计和标准化进程，扩大我国在多天线技术学术研究及相关产业发展领域中的影响力。

一、3D MIMO技术为提升LTE传输性能提供更广阔的空间

天线作为将承载信息的电磁波，是向无线信道馈送或是从无线信道中接收电磁信号的关键部件。天线子系统的设计方案对移动通信系统的构架、设备的尺寸以及网络部署都会带来影响。对于MIMO技术而言，更是要依赖于天线阵列所带来的空间自由度，才能展现其性能优势。

受限于传统的基站天线构架，现有的MIMO传输方案一般只能在水平面实现对信号空间分布特性的控制，还没有充分利用3D信道中垂直维度的自由度，更没有深层地挖掘出MIMO技术对于改善移动通信系统整体效率与性能及最终用户体验的潜能。

随着天线设计构架的演进，AAS技术的实用化发展已经对移动通信系统的底层设计及网络结构设计思路带来巨大影响，这一发展趋势必将推动MIMO技术由传统的针对2D空间的优化设计向着更高维度的空间扩展。

通过天线和MIMO技术，基站对信号空间分布特性的调整大致可分为两个层面。第一个层面是扇区级赋形，是对公共信道与公共物理信号的扇区级进行调整，即根据网络优化目标调整扇区的覆盖参数，其赋形方式并不针对某个UE的小尺度信道进行优化，而且扇区赋形的调整是一个相对静态的过程；相对应的，用户级调整则是针对每个UE所进行的UE级的动态赋形或预编码，其目的在于使每个UE的业务信道的传输与其信道特性相匹配。

在现有的基站天线结构中，由于物理天线端口对应于一个水平方向上排列的线性阵列，调整各物理天线端口的幅度及物理天线端口间的相对相位等效于控制信号在水平维度的分布。因此无论对扇区赋形还是UE级动态赋形而言，都可以通过天线映射模块在基带实现相关操作。

但是对于每个天线端口内部所对应的一列阵子而言，由于没有相应的物理天线端口与之一一对应，因此无法在基带直接调整每个阵子的加权系数。这种情况下，信号功率在垂直维分布调整的灵活度受到了一定的限制。对于扇区赋形而言，尚可以通过对每个阵子所连接的射频电缆的时延和衰减的调节，在射频实现对下倾角的控制。或者，也可以通过机械方式调整基站天线面板的俯仰角。但是对于每个UE的业务传输而言，在垂直维就无法实现针对小尺度信道的动态优化了。

换言之，按照目前的基站天线结构，LTE的MIMO传输方案只能在水平维实现对传输过程的优化，还不能完全匹配实际的三维信道，因此没有能够充分地利用信号在垂直维的自由度。此外，小区分裂或进一步的扇区分裂也是扩展系统容量的重要手段，但是受限于传统的基站天线结构，在不增加天线与射频设备的前提下无法实现垂直维度扇区化（通过下倾角划分扇区）。对于具有不同垂直角度的区域，如高层建筑的不同高度范围，往往需要多面天线来分别覆盖。

针对现有基站天线结构在垂直维赋形能力的缺陷，一种自然的想法便是增加垂直维度的物理天线端口，以实现在基带对每个阵子的独立控制。有源天线系统的兴起，解决了基于现有的被动天线结构实现垂直赋形的难题，其将天线阵列中的每个辐射单元与相应的射频/数字电路模块集成在一起所构成的，是能够通过数字接口独立控制每个阵子的主动式天线阵列。

在有源天线系统中，基站至天线系统之间不再需要射频电缆、塔放或RRU这样的中间环节，基站设备与天线系统之间可以直接通过光纤连接。这种情况下，射频电缆这一横亘在垂直维物理天线端口开放之路上的障碍随之迎刃而解。