mimo雙極化基站端多天線的研究

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1、第一章緒論第一章緒論§1.1移動通信的發(fā)展移動通信是現(xiàn)代社會中必不可少的一種通信手段，它可以使人們隨時隨地的進行相互通信。雖然移動通信在20世紀(jì)20年代就已經(jīng)出現(xiàn)，但自70年代貝爾實驗室提出蜂窩系統(tǒng)的概念和理論以來才得到飛速發(fā)展，經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為衛(wèi)星移動通信、陸地移動通信和無繩電話等蜂窩移動通信的大系統(tǒng)。我們簡單回顧一下現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展歷史[1]，本世紀(jì)20年代至40年代是通信技術(shù)的早期發(fā)展階段。可以認(rèn)為這個階段是現(xiàn)代移動通信的起步階段。其代表是美國底特律市警察使用的短波車載無線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為2MHz，到40年代提

2、高到30MHz～40MHz。從40年代中期至60年代初期，公用移動通信業(yè)務(wù)開始問世。1946年，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的計劃，貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”。當(dāng)時使用三個頻道，通信方式為單工，間隔為120kHz。從60年代中期至70年代中期，美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)(IMTS)，采用大區(qū)制、中小容量，實現(xiàn)了無線頻道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)，使用的頻段為150MHz和450MHz。70年代中期至80年代中期發(fā)展成了第一代移動通信系統(tǒng)（1G）。其代表美國的AMPS系統(tǒng)（先進移動電話系統(tǒng)）

3、和TACS系統(tǒng)（總接入通信系統(tǒng)），1978年底，美國貝爾實驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng)(AMPS)，建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng)，蜂窩小區(qū)制大大提高了頻譜利用率、提高了移動用戶數(shù)量、改善了用戶通話質(zhì)量，其無線小區(qū)范圍還可根據(jù)實際用戶數(shù)的多少來靈活確定。其特點是采用頻分復(fù)用（FDMA）模擬制式，語音信號為模擬調(diào)制，每隔25kHz和30kHz一個模擬用戶信道。但因為它是模擬系統(tǒng)，模擬蜂窩系統(tǒng)體制混雜，不支持國際漫游，不能提供ISDN業(yè)務(wù)，移動設(shè)備復(fù)雜，頻譜利用率低，設(shè)備價格較貴，業(yè)務(wù)種類受限制以及通話易被竊聽等，最主要的問題是其容量已不能滿足日益增長的移動

4、用戶需求。由于模擬系統(tǒng)無法解決這些根本性技術(shù)缺陷，第二代數(shù)字移動通信技術(shù)（2G）[2]應(yīng)運而生。其代表是美國的DAMPS系統(tǒng)、IS-95和歐洲的GSM系統(tǒng)。數(shù)字移動通信網(wǎng)相對于模擬移動通信網(wǎng)，提高了頻譜利用率，支持多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。主要采用數(shù)字式時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術(shù)。時1萬方數(shù)據(jù)MIMO雙極化基站端多天線的研究分多址TDMA系統(tǒng)產(chǎn)品主要有美國的D-AMPS、日本的PDG和歐洲的GSM三種。窄帶碼分多址CDMA產(chǎn)品主要有美國的QCDMA和歐洲愛立信的BCDMA系統(tǒng)。GSM（全球移動通信系統(tǒng)）發(fā)源于歐洲，它是

5、作為全球數(shù)字蜂窩通信的TDMA標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計的，支持64kbit/s的數(shù)據(jù)速率，可與ISDN互連。GSM使用900MHz頻帶，使用1800MHz頻帶的稱為DCS1800。GSM采用FDD雙工方式和TDMA多址方式，每載頻支持8個信道，信號帶寬200KHz。這種通信系統(tǒng)被我國所采用，成為第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。但由于2G帶寬有限，限制了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，也無法實現(xiàn)高速率的業(yè)務(wù)如移動通信的多媒體服務(wù)。同時由于各國第二代數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因而無法進行全球漫游，這就從根本上促進了第三代移動通信（3G）的發(fā)展。由于第二代2G的帶寬窄且各個國家標(biāo)準(zhǔn)

6、之間不統(tǒng)一,第三代移動通信（3G）為了應(yīng)對這些缺陷誕生了。其代表是我國提出的TD-SCDMA、美國提出的CDMA2000、歐洲及日本提出的WCDMA。TD-SCDMA基于同步碼分多址(SCDMA)技術(shù)，結(jié)合了智能天線、軟件無線電、全質(zhì)量語音壓縮編碼等先進技術(shù)，工作方式為TDD雙工，有更好的頻譜利用率，并且支持更為精確的接力切換概念和系統(tǒng)切換概念。它可以實現(xiàn)全球漫游，具有支持信息速率高于2Mbit/s的多媒體業(yè)務(wù)的能力，包括衛(wèi)星移動通信、陸地移動通信和無繩電話等蜂窩移動通信的大系統(tǒng)，可以向公眾提供前兩代所不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如高速資料、慢速

7、圖像與電視圖像等，帶寬可達(dá)5MHz以上。隨著越來越多的人使用的通信器材加入進“頻譜高速”中，要在有限的頻譜資源上實現(xiàn)高速率和大容量。需要頻譜效率極高的技術(shù)。MIMO技術(shù)為第四代移動通信技術(shù)提供解決的方案，它可以充分開發(fā)空間資源，利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源的情況下，成倍地提高信道容量。4G將能夠把數(shù)據(jù)傳輸速率提高到100Mbit/s?！?.2MIMO技術(shù)簡介多輸入多輸出（Multiple-InputMultiple-Out）技術(shù)[3][4]是一種多天線技術(shù)，最早是由Marconi于1908年提出，是無線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大

8、突破。它能在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下成倍的提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，同時也能提高信道的可靠性，降低誤碼率。任何一個無線通信系統(tǒng)，當(dāng)它