波束赋形 vs. 预编码

Codename-47

所谓的预编码或是波束赋形，从来没有过严格的定义和界限

两者都是通过天线阵列的加权处理，产生具有特定空域分布特性的信号的过程。从这一意义讲，两者是没有实质差别的

当然，之所以有很多人咬文嚼字地纠结于两者的差别，也是有一定的历史原因的：

·波束赋形源自阵列信号处理这一学术方向，比预编码概念的提出大概要早数十年。在经典的阵列信号处理或早期的波束赋形方案中，出于避免相位模糊的考虑，一般都采用阵子间距不超过0.5 lambda的阵列；这些早期波束赋形方案的目标基本都是瞄准希望方向，同时对若干干扰方向形成零限（用于电子对抗或军事通信）；它们考虑的主要是LOS或接近LOS的场景；在民用移动通信领域，从实现波束赋形的便利性角度考虑，TDD系统有着较为天然的互易性优势，因此早期普遍认为波束属于一项TDD专属技术。尤其是TD-SCDMA中率先大范围使用了波束赋形，更是留下了波束赋形=TDD技术的口实

·相对而言，预编码这一称谓的资历就浅的多了，这是十几年前MIMO兴起之后的概念（实质也不是什么新东西）。由于在低相关、高空间自由度场景中，MIMO信道容量的优势才能得以体现，因此针对MIMO中的预编码的研究（尤其是早期）更多地偏重于大间距天线以及NLOS的情况。当然，这也是由于小间距+LOS这一场景在阵列信号处理领域已经被掘地三尺，从做文章的角度考虑，缺乏新意（这一点也从侧面印证了预编码和波束赋形之间的联系）。从实现的角度出发，最优化的预编码需要发端确知CSI，这对于TDD系统较为便利，但是对于FDD系统则成为了重要障碍。因此，对TDD的预编码，可以做文章的点较少（互易性非理想、校准等），尤其是基于互易性假设的空域预处理在波束赋形这个阶段已经有很多成形的研究。但是对FDD的预编码无论从后面的实现还是标准化，都有很多值得挖掘的问题。因此，针对MIMO中的预编码的研究初期，基于有限反馈（码本）的预编码技术很快就成为了关注的焦点，特别是在LTE中对MIMO技术的标准化浪潮的推动下

在这种情况下，早期LTE标准化领域中逐渐形成了一种惯例（非正式的），即默认：

·预编码就是基于公共参考信号的（LTE Rel-8中，基于公共参考信号的传输方案主要是针对FDD设计的，当然TDD也可以用）

·基于专用参考信号的传输就称为波束赋形（LTE Rel-8中，这种传输方式主要是为TDD设计的）

但是这种非正式的划分随着LTE MIMO技术标准化的演进，已经趋于消失。LTE Rel-9正是这一变化的转折点，因为从TM8开始（直至后续的所有TM），无论FDD还是TDD都采用基于专用参考信号的传输方式。尽管TM8还被习惯性的称为双流波束赋形，但是从TM9开始，没有人会再去强调基于专用参考信号的传输到底是波束赋形还是预编码。

目前，至少在标准化领域不会有人继续深究两个名词的差别

从标准化和实践两方面考虑，无论用于TDD/FDD、大间距/小间距阵列、基于码本/互易性反馈，在基于专用参考信号进行传输的框架里，波束赋形和预编码的差异或许仅仅体现在算法的称谓这个肤浅的名分上