為了加強對數據業務的支持，時分同步碼分多址技術(TD-SCDMA)在第三代合作伙伴計劃(3GPP)版本5和版本7的規范里分別引入了高速下行包接入技術(HSDPA)和高速上行包接入技術(HSUPA)，合稱高速分組接入(HSPA)技術[1-2]。在3GPP 版本8中TD-SCDMA啟動了一個新的研究項目——增強HSPA(HSPA+)，作為HSPA的演進版本。TD-SCDMA HSPA+（以下簡稱TD-HSPA+）要達到的性能目標有：提高頻譜效率和峰值速率、增大系統容量和支持的用戶數、保持和TD-SCDMA HSPA系統/R4系統的后向兼容性、降低用戶面時延和控制面時延、降低終端功耗。

HSPA+主要采用了5方面的無線增強技術，包括多輸入多輸出(MIMO)技術、高階調制技術、持續分組連接(CPC) 技術、增強小區前向接入信道(CELL-FACH)技術以及層2的增強技術[3-6]。下面分別對這5方面關鍵技術進行簡單介紹。

MIMO是文章關注的重點，它通過在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，在不額外增加帶寬和功率的條件下充分開發空間資源，利用復用增益和空間分集增益提高數據速率、減少誤比特率、改善無線信號傳送質量；高階調制技術的引入主要是為了進一步提高HSPA+下行傳輸速率，相比HSPA，其主要修改在于在HSPA+下行引入64正交幅度調制(QAM)，而在上行依然保持HSPA階段的16 QAM；CPC技術是為了滿足高服務質量(QoS)業務“一直在線”的需求，通過高效同步保持技術、高效VoIP支持技術以及高速轉換不連續發射/不連續接收(DTX/DRX)，達到提高小區專用信道(CELL_DCH)狀態下分組數據用戶數、VoIP用戶容量和系統效率的目的；CELL_FACH技術與CPC技術相對應，其目的是滿足低QoS業務“一直在線”的需求；增強CELL-FACH狀態主要針對速率較低、在線時間長的業務進行設計優化，其目的主要包括：提高CELL-FACH態的峰值速率，減少CELL-FACH、小區尋呼信道(CELL-PCH )和系統尋呼信道(URA-PCH)用戶面和控制面時延，減少URA-PCH、CELL-PCH、CELL-FACH到CELL-DCH狀態遷移時延及減少終端的電池消耗；HSPA+層2增強技術包括引入可變的協議數據單元(RLC PDU)大小、媒體接入控制(MAC)層對RLC PDU的分段功能以及在一個傳輸時間間隔(TTI)內引入可以調度多個優先級隊列的數據等多個方面內容。

文章針對TD-HSPA+系統的下行波束賦形方案，分析比較了傳統智能天線波束賦形(BF)算法的優缺點，并提出了一種適用于多徑信道的基于奇異值分解(SVD)的8×1波束賦形算法，并提供一種對多徑信道進行SVD分解的思路和方法。在此基礎上，文章將其與傳統的特征向量法(EBB)相對比，并進行系統級仿真評估。另外，文章進一步評估了引入64 QAM高階調制對TD-HSPA+ 8×1 MIMO系統的性能影響，并給出相應結論。

1、基于SVD分解的8×1BF天線建模及分析

1.1、傳統智能天線下行賦形算法

目前常用的傳統智能天線的下行賦形算法主要有兩種：波束掃描法(GOB)和EBB[7]。

GOB算法是基于參數模型（利用信道的空域參數）的算法，它能使基站實現下行指向性發射。GOB算法是將整個空間分為L個區域，并為每個區域設置一個初始角度，再以各個區域的初始角度方向向量為加權系數，計算接收信號功率，然后找到最大功率對應的區域，并將該區域的初始角度當作估計的到達角。GOB算法實際上是利用上下行信道對稱的特點，來確定賦形角度。

EBB算法是通過對空間相關矩陣進行特征值的分解來得到權矢量，實現方法就是找到第K個用戶的權矢量w k，使得用戶K接收到的有用信號功率與非有用信號功率比r (w k )最大。

EBB算法的基本思路如下：

在波束空間中，找到使接收信號功率最大的賦形權矢量，并通過對用戶空間相關矩陣進行特征分解，分解后得到的最大特征值對應的特征向量即為權矢量。

公式(2)中，是基站接收機估計的上行信道沖擊響應，以信道沖擊響應的相關矩陣為基礎的下行波束加權矢量雖然沒有進行DoA的估計，但是在時延角度擴散信道中仍能基本對準移動臺的發射。對于EBB算法來說，信擾比r (w k )越大，信號分離就越大，天線陣的波束賦形抑制干擾的能力就越強，增益也越高。

從算法難度來看，EBB算法的實現難度略高于GOB算法，EBB算法得到的是全局最優解，而GOB算法得到的是局部最優解；從應用場景來看，在低速情況下，EBB算法性能優于GOB，而在高速情況下，EBB算法與GOB算法性能基本相當；在市區場景下，無線的傳播環境很惡劣，EBB算法的優勢也更加明顯。綜上所述，EBB算法性能要明顯優于GOB算法。由于文章選擇的仿真場景為市區宏小區和市區微小區，所以在文章中將以EBB算法為參照，通過仿真給出基于SVD和EBB算法的性能差異。

1.2、基于SVD的下行賦形算法

傳統SVD算法只適用于單徑信道，而TD-HSPA+的信道是多徑的，所以傳統SVD算法并不能直接在TD-HSPA+系統中使用。文章提出一種對于多徑信道使用SVD的算法，以改進TD-HSPA+波束賦形算法性能。

文獻[8]中給出了步行環境A類信道(PA)和車載環境A 類信道(VA)每一徑的功率以及每一徑相對于第一徑的延遲，如表1所示。

表1