2024年5月8日发(作者：)

简析 4T4R关键技术及其在 4G网络中的应用

【摘要】：随着4K、VR、物联网等新业务的兴起，现有4G网络已经不能满足新业务、

新终端的要求。热点区域移动通信网络需要更高的容量，需要终端能够支持更高阶MIMO，

需要支持更多夭线数目。在4G网络持续演进过程中，出现了诸如4T4R的新型多天线无线

技术，为提升4G网络容量和深度覆盖提供了有效的解决方法。本文主要探讨4T4R关键技

术及其在4G网络中的应用，以供大家参考。

【关键词】：4T4R；技术；4G网络；应用；

引言

社会科技的不断进步，移动通信技术也取得了飞速发展和广泛应用。近年来，随着移

动通信终端数量的不断增加以及用户流量需求急剧增长，4G网络不断部署发展，其覆盖范

围和质量有了很大的提升，越来越多的用户都选择使用4G网络。但是，随着大型密集小区

以及综合体建筑的不断建设，用户的体验感知却在下降，热点区域覆盖一直以来都是移动

通信网络的痛点。因此，如何利用现有的频谱资源提升4G网络容量和深度覆盖，已经成为

所有电信运营商的重点任务。就此问题，本文对4T4R多天线关键技术进行了分析研究，并

探讨了4T4R在现网4G网络中的应用，有着重要的理论意义与工程实践价值。

一、4T4R技术概述

移动通信网络传输速度主要取决于网络基站和智能手机等终端设备之间的工作模式，

多天线技术作为4G移动通信网络的核心技术之一，主要是指在发射端T(Transmit)和接收

端R(Receive)均采用多根天线，分别同时发射与接收信号，充分利用空间资源，在不增加

额谱资源和发射功率的前提下，能够成倍地提高通信系统的网络容量与可靠性的一种新型

无线技术。2T2R就是2发2收，就是说2根发射天线，2根接收天线；4T4R也就是4根

天线发，4根天线收的意思。增加接收天线的目的，就是为了增加空间分集，提高接收效果。

随着网络侧和终端侧多天线技术的不断演进，多天线技术在4G网络演进过程中有着重

要的地位。目前，网络侧2T4R已经成为4G建网的基础标准，而随着终端多天线技术的发

展，如今支持4R的手机终端已经普遍。为了提升网络容量与小区覆盖，网络侧4T4R配置

已经成为4G网络组网的迫切需求。尤其是现有部分4G网络无法满足用户容量需求的大前

提下，采用双频4T4R(1.8G+2.1G)一体化RRU，结合降低覆盖重叠区干扰、充分复用站址

和频谱而定制的新型多天线技术，从而实现两个双频4T4R模块开通小区，达到现网翻几倍

的容量增益。

二、4T4R关键技术

4T4R是指在基站侧采用4根物理发射天线和4根物理接收天线，并与先进信号处理相

结合的多天线技术。它可用于提升系统性能，主要包括提升小区覆盖、增加小区容量以及

改善剧户体验。按效果分类，4T4R多天线技术可分为空间分集、波束赋形和空间复用等三

大类[1]

（1）空间分集技术。空间分集即在MIMO系统中通过在收发双方多根天线上发射相

同的数据，保证接收端能够正确收到该数据，空间分集获得分集增益的前提是多个空间信

号分支必须有一定的独立性。空间分集是利用无线信道衰落的独立性，通过对多组包含相

同原始信息的信号合并处理，改善深度衰落信号的信噪比，从而获得分集增益。

(2）波束赋形技术。发射机或接收机处的多根天线，可用于形成特定的天线波束来最

大化接收信噪比或者抑制干扰信号，从而获得阵列增益。

（3）空间复用技术。发射机和接收机同时存在的多根天线，可用于创建在无线空口上

多条并行的信道， 使用不同天线在相同的时频资源上同时传输多个数据流，从而获得空间

复用增益，大大提高通信系统容量。

三、4T4R技术相对2T2R技术的优势

4T4R技术相对传统2T2R技术增加了2根发射天线和2根接收天线。若每个端口拥有

相同的额定发射功率，则4T总功率翻倍，可获得功率增益。发身天线和接收天线数目的增

加，一方面可以减小信号同时深度衰落的概率，从而增加空间分集增益，另－方面能够为

终端提供更为精准的波束，增大接收端信干噪比，从而获得更大的陈列增益[2]。在4T4R

技术下，如果是2R终端则会形成DL 4x2 MIMO信道，如果是4R终端则会形成DL 4x4

MIMO信道。其中，DL 4x4 MIMO信道能够同时传输3流其至4流数据，相比传统DL

2x2 MlMO信道可以获得近一倍的峰值速率提升。

4T4R技术下的DL 4x2 MJMO与传统DL 2x2 MIMO相比，有如下特点：对于极近

点用户，4T波束赋形带来的增益可能小于4 Port导颇的开销和干扰，所以吞吐率相比2T

可能有所下降。而对于近中远点用户，4T波束赋形带米的增益高于4 Port导频的开销和干

扰，因此吞吐率相比2T有所提高，距离基站越远的用户正增益越大。4T4R技术下的DL

4x4 MJMO与传统DL 2x2 MIMO相比，有如下特点：对于近点用户，4T空分复用带来

的增益大于4Port导频的开销和干扰，尤其对于极近点用户，峰值体验速率能够提高

90%～100%：对于中远点用户，4T波束赋形带来的增益大于4Port导频的开销和干扰，

因此对近中远点用户都有正增益。根据用户体验覆盖边缘电平要求对比，发现在等功率场

景下(4T相对2T，每通道少3dB),4T相比于2T下行程覆盖提升了1～6dB。而在功率翻倍

场景下(4T相对2T，每通道功率不变)，可以额外增加3dB功率增益，有利于深度覆盖。

四、4T4R实施覆盖的方式及其覆盖效果影响

4T4R 实施覆盖的方式，也就是只需要在现有4G基站上改造就能实现，改造后的情况

为：(1)DT测试在室外无阻挡的较好环境下，接收电平变化并不大，远点室内覆盖提升6dB

左右。边缘覆盖数据速率提升明显，经DT测试，上行4T4R平均速率有35%增益，下行

4T4R发射分集在边缘相比2T2R有10%上覆盖增益；(2)覆盖边缘室内CQT测试下，上行

速率有一倍以上增益，下行速率增益70%以上，用户体验改善明显。这样一来，可明显降

低了UE上行发射功率，减少终端耗电；(3)随着4G网络发展和演进，当速率感知需求大于

覆盖需求时，4T4R发射分集的小区无需硬件改造，只需参数调整就可以升级为4T4R

MIMO，从而提升覆盖区域的传输速率和容量。

经对广西电信已经部署了双频一体化4T4R技术的4G网络进行评估，主要评估4G网

络容量和用户体验速度。根据已经建成的各个应用场景，如高校、火车站、高流量商务区

等多个热点区域，在速率感知提升方面，采用2.1G/1.8G/800M高中低频三载波聚合方式，

捆绑三个载波的传输能力给同一个用户，可实现单用户速率提升2.7倍，再叠加最新一体

化4T4R模块可实现再翻倍速率，再加上同步配置256QAM高阶调制技术，最终实现超现

网7倍的用户感知速率提升。

五、4T4R在4G网络中的建设应用

由于5G的覆盖现在还局限于城区，且高频的信号深度覆盖较差，语音还必须承载在

4G网络，所以4G网络现在还需进一步补充覆盖，深度覆盖差是一个核心难题，4T4R发

射分集改造对城中村、密集居住区、交通干线、乡镇等侧重覆盖的场景提升效果较好，可

作为现阶段深度覆盖改善的有效手段之一[3]。4T4R技术化繁为简，实现了双频(1.8GHz

频段+2.1 GHz 频段)与 4T4R一步到位，只需对现有RRU替换或改造，基站软件升级，天

馈系统为4端口，1-2个小时即可完成升级改造工作。4T4R技术的应用，可以缩短网络建

设周期，简化基站配套资源，天面资源实现二合一，节省铁塔租金和电费，因而降低了建

网成本。尤其是物业选址难点，在现有站间距下，根据需求，灵活对单小区，整站进行

4T4R发射分集快速改造，短期内就可以有效提升边缘用户速率感知。

六、结语

总之，4T4R通过空间分集、波束赋形以及空间复用等关键技术能够达到提升小区深度

覆盖、增加网络容量以及改善用户使用感知体验的目的。现今，已建成并投产使用的4T4R

技术工程表明，4T4R双频一体化模块的部署，在极大提升网络容量并改善用户体验的同时，

相比以往传统双频双拼模块能够大大降低电信运营商的总体运营成本，这充分说明了4T4R

在网络中的重要价值。

【参考文献】：

[1]李寿鹏,张国栋,苏霄.4G系统的多天线技术探讨［J］数据通信.2012(01)

[2]黄庆涛,梁健牛.4G-A增强技术研究与试验分析[J]移动通信.2018(03)

[3]钟春兰.4G-4T4R提升现有4G网络价值成就4.5G[J]电子元器件与信息技术.2018

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