圖4顯示了兩種不同的波束賦形實施技術。圖4（a）中的實例是固定傳統(tǒng)開關波束賦形器，其中包括一個8端口Butler矩陣波形賦形網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡實施由不同的可選擇固定時間或相位時延路徑矩陣使用90°混合耦合器和相移器組合實施而成。

產(chǎn)生的固定發(fā)射波束數(shù)量等于用于構成 Butler 矩陣網(wǎng)絡的天線陣元N的數(shù)量。（示例使用了8個天線，產(chǎn)生了8條可選擇的波束。）這有時也稱為“波束網(wǎng)格”的波束賦形網(wǎng)絡，支持選擇任何單獨的或組合的N個固定發(fā)射波束，以便最大限度提高設備接收機的SINR。

在無線網(wǎng)絡中，最佳的eNB下行鏈路發(fā)射波束選擇主要取決于對蜂窩小區(qū)中UE位置的了解。這種了解實際上可通過測量eNB接收天線陣列上的上行鏈路信號到達角（AoA）直接獲得，也可從上行鏈路控制信道質(zhì)量反饋信息間接推導得出。

圖4：（a）固定傳統(tǒng)開關波束賦形器（左），（b）自適應波束賦形器（右）

為了進行對比，圖4（b）顯示了一個自適應波束賦形器實例。顧名思義，自適應波束賦形器能夠不斷地進行自適應和重新計算所應用的最佳發(fā)射波束賦形復數(shù)加 權值，從而最好地匹配信道條件。因為自適應波束賦形器加權值不是固定的，所以它不僅能夠優(yōu)化目標 UE 上的接收SINR，還能更好地使選擇性和功率零點定位進行自適應，最大限度減少對其他用戶的干擾。

在無線網(wǎng)絡中，eNB通常會通過直 接測量在eNB接收機陣列上觀測到的已接收上行鏈路參考信號來估算最佳加權值，隨后可根據(jù)這一信息計算上行鏈路到達角（AoA），并分解信道特征矩陣。如 果是在頻分雙工（FDD）系統(tǒng)中，下行鏈路和上行鏈路使用不同的射頻載波頻率，那么所施加的波束賦形發(fā)射復數(shù)加權值將主要取決于測得或推導的目標UE AoA信息，以及蜂窩小區(qū)中任何其他UE的相關信息。上行鏈路上的UE所報告的信道反饋信息也可為加權值估算提供幫助。

如果是在時分 雙工（TDD）系統(tǒng)中，由于下行鏈路和上行鏈路共享相同的射頻載波頻率，所以可以假定信道互易性。因此，TDD系統(tǒng)中的波束賦形可能比FDD系統(tǒng)更出色。 所選出的波束賦形發(fā)射復數(shù)加權值可以與從eNB接收信號推導出的結果一樣，最好地匹配分解后的信道特征矩陣向量。這些匹配信道的波束賦形加權值可幫助優(yōu)化 目標UE接收機上觀測到的SINR。eNB不依賴于上行鏈路上的用戶設備所提供的信道反饋信息，盡管在實際上，eNB波束賦形加權值估算過程中仍可能會使 用這些信息。

LTE中的波束賦形

LTE定義了多種可支持波束賦形的下行鏈路發(fā)射模式。特別受關注的是發(fā)射模式7、8和9。3GPP 第8版推出了支持單層波束賦形的TM7。第9版增加了支持雙層波束賦形的TM8，而第10版增加了TM9，它可以支持多達8層發(fā)射。

圖5顯示了在TD-LTE蜂窩網(wǎng)絡中使用的典型eN射頻天線配置。該網(wǎng)絡可支持TM7、TM8和 TM9 MIM波束賦形模式。

圖5：用于TD-LTE TM7、TM8和TM9的典型8天線配置

此例為一個8陣元物理天線，采用兩組天線單元配置。兩組天線單元彼此以90？正交交叉極化。天線組0包括天線單元1~4，以+45？進行極化。天線組1包括天線單元5~8，以-45？進行極化。

給定組內(nèi)的每個天線陣元都是空間分離的，間距大約為半個射頻載波波長。這樣可以使天線組中的天線陣元高度相關，對于相干波束賦形非常有利。由于兩個天線 組彼此之間是交叉極化的，它們之間的相關度很低，所以有利于空間多路復用。因此，典型的TD-LTE eNB射頻天線物理配置可同時滿足MIMO空間多路復用和相干波束賦形這兩個合理但又矛盾的關聯(lián)要求。

典型的TD-LTE eNB波束賦形測試系統(tǒng)配置

圖6：典型的TD-LTE波束賦形測試系統(tǒng)配置

波束賦形的主要測試挑戰(zhàn)是需要驗證和顯示物理射頻天線陣列的波束賦形信號性能，以便對以下指標進行驗證：1、eNB 射頻天線校準精度；2、基帶編碼波束賦形加權算法正確性；3、射頻天線處的MIMO信號和雙層EVM。

圖6中的測試系統(tǒng)使用Agilent N7109A多通道信號分析儀和支持TD-LTE測量的89600 VSA軟件。多通道信號分析儀可以支持8個相位相干射頻測量信道，并可與適合的射頻分離器和衰減器一起輕松集成到典型的TD-LTE基站測試裝置中。系統(tǒng) 校準是進行準確測量的關鍵。校正向?qū)С绦蚩梢砸龑в脩敉瓿上到y(tǒng)校準過程，提示用戶將信號分析儀通道1測量電纜連接到雙路校準分離器（圖6中用虛線標出的注 入點處）的第一個輸出端口。所有交叉信道表征測量都將以通道1為參考。隨后，校正向?qū)С绦蛱崾居脩魧⑹Ｏ碌耐ǖ?~8測量電纜（位于虛線上）逐次連接到雙 路校準分離器的第二個輸出端口，每次連接一條電纜。通過這種方式，校正向?qū)С绦蚰軌虮碚魉枰慕徊嫘诺佬Ｕ?，對信號分析儀的波束賦形測量進行補償，消除 測量電纜、連接器、分離器和衰減器中固有的所有失配效應，從而使用戶可以在射頻天線輸出端看到天線賦形性能的直接、經(jīng)過校正的測量結果。不過，對射頻電纜 和連接器給測試系統(tǒng)帶來的幅度和相位變化進行校準固然重要，但也不能過分夸大。