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1、論移動(dòng)通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)智能天線和MIMO 摘要智能天線與MIMO技術(shù)都是廣泛應(yīng)用于下一代移動(dòng)通信中的多天線技術(shù)，這兩種技術(shù)的原理差異非常大，二者各有優(yōu)勢(shì)，智能天線在多徑效應(yīng)較輕情況下性能較好，MIMO在多徑效應(yīng)較重情況下性能較好，如何使兩種技術(shù)同時(shí)在系統(tǒng)中被使用，在不同場(chǎng)景下都能獲得較佳性能是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。本文在介紹智能天線與MIMO技術(shù)的基礎(chǔ)上，最后提出了相應(yīng)的融合機(jī)制。關(guān)鍵詞智能天線MIMO融合機(jī)制1引言隨著全球移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，移動(dòng)用戶的日益增多，現(xiàn)一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源已經(jīng)變的非常有限。如何的利用有限的帶寬資源，已經(jīng)成為現(xiàn)在已經(jīng)成為了移動(dòng)通信領(lǐng)域中一個(gè)熱門話題。智能天線可
2、以滿足服務(wù)質(zhì)量和擴(kuò)充容量的需要。移動(dòng)通信中另一個(gè)難于解決的問題的如何克服多徑干擾。在傳統(tǒng)的SISO系統(tǒng)中多徑干擾始終存在并到現(xiàn)在為止沒有找出很好的克服方法。于是MIMO的研究成為現(xiàn)在通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)。如果智能天線與MIMO技術(shù)結(jié)合使用，更加會(huì)開發(fā)空域在移動(dòng)通信中的巨大潛力。必定能很好的解決系統(tǒng)容量擴(kuò)充問題與抗多徑干擾問題，改善通信質(zhì)量增大系統(tǒng)容量。8智能天線技術(shù)可以提高接收信號(hào)的信干比和小區(qū)的用戶容量，自提出以來就深受業(yè)內(nèi)關(guān)注，已經(jīng)被TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)采用，國(guó)際電聯(lián)也明確將它作為第三代及以后移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向。MIMO技術(shù)可以提高系統(tǒng)的信道容量提高信息傳輸速率，因此該技術(shù)已成為4G
3、的關(guān)鍵技術(shù)之一。MIMO和智能天線都是4G的關(guān)鍵技術(shù)，如果我們可以將二者有機(jī)地結(jié)合起來，就可以大大提高4G系統(tǒng)的性能，使得通信終端在更高的移動(dòng)速度下實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，因此如何把MIMO和智能天線技術(shù)結(jié)合起來加以應(yīng)用非常值得探討。2智能天線和MIMO技術(shù)分析MIMO和智能天線都屬于多天線系統(tǒng)中的技術(shù)，這兩種技術(shù)既有共性又有顯著區(qū)別，憑借在提高頻譜利用率方面的卓越表現(xiàn)，MIMO和智能天線共同成為了下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展中炙手可熱的新技術(shù)。2.1智能天線技術(shù)8智能天線技術(shù)可用于多天線系統(tǒng)中，但它與以往天線分集有著很大的區(qū)別。智能天線利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，采用了先進(jìn)的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技
4、術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。智能天線是僅在無線鏈路的一端采用陣列天線捕獲與合并信號(hào)的處理技術(shù)，即用于MISO系統(tǒng)和SIMO系統(tǒng)。一個(gè)典型陣列天線接收系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)由三部分組成：實(shí)現(xiàn)信號(hào)空間過采樣的天線陣列，對(duì)各陣元輸出進(jìn)行加權(quán)合并的波束成型網(wǎng)絡(luò)，更新合并權(quán)值的控制部分。這其實(shí)是智能天線用作接收天線時(shí)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)用它進(jìn)行發(fā)射時(shí)結(jié)構(gòu)稍有變化，加權(quán)器或加權(quán)網(wǎng)絡(luò)置于天線之前，也沒有相加合并器。由于智能天線能顯著提高系統(tǒng)的性能和容量，抑制干擾信號(hào)并增加了天線系統(tǒng)的靈活性，未來幾乎所
5、有先進(jìn)的移動(dòng)通信系統(tǒng)都將采用該技術(shù)。2.2MIMO技術(shù)多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)通過空間復(fù)用，使頻譜效率得以成倍提高?？諘r(shí)編碼技術(shù)正是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的編碼和信號(hào)處理技術(shù)，它將信道編碼技術(shù)與陣列處理技術(shù)相結(jié)合，大幅度地提高無線通信中的系統(tǒng)容量和傳輸速率。MIMO系統(tǒng)是指發(fā)射端與接收端都有多個(gè)天線的通信系統(tǒng)，如圖2所示MIMO技術(shù)可以視為智能天線技術(shù)的一種擴(kuò)展。但是傳統(tǒng)的智能天線的智能體現(xiàn)在天線加權(quán)選擇算法上，而MIMO系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是信號(hào)的編解碼處理。MIMO系統(tǒng)與智能天線的不同在于它能夠同時(shí)獲得發(fā)送和接收分集增益。8MIMO無線通信技術(shù)的概念是在任何一個(gè)無線通信系統(tǒng)，只要其發(fā)射端
6、和接收端均采用了多個(gè)天線或者天線陣列，就構(gòu)成了一個(gè)無線MIMO系統(tǒng)。MIMO無線通信技術(shù)采用空時(shí)處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理，在多徑環(huán)境下，無線MIMO系統(tǒng)可以極大地提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術(shù)充分開發(fā)空間資源，利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。2.3MIMO和智能天線技術(shù)的比較MIMO和智能天線技術(shù)都用于多天線系統(tǒng)，但是兩者又有本質(zhì)的區(qū)別。從原理上看，智能天線利用到達(dá)天線陣的信號(hào)之間完全相關(guān)性形成天線方向圖，它關(guān)鍵能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的定向發(fā)送和接收；而在MIMO中天線收發(fā)信號(hào)是全方位的，并且到達(dá)天線陣的信號(hào)必須相互獨(dú)立，
7、用多個(gè)天線接收信號(hào)來克服信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的空間深衰落，增加分集增益。從天線結(jié)構(gòu)上看，兩種技術(shù)都可以使用多天線，智能天線通過反饋控制方式連續(xù)調(diào)整天線的方向圖，天線陣元間距一般取1/2波長(zhǎng)，因?yàn)殛囋g距過大會(huì)減小接收信號(hào)彼此的相關(guān)程度，太小則會(huì)在方向圖上形成不必要的旁瓣；而在MIMO接收系統(tǒng)中，天線單元之間的間隔必須為多個(gè)波長(zhǎng)一般為10～15波長(zhǎng)，以確保到達(dá)天線陣各個(gè)單元的信號(hào)是互不相關(guān)的。從多天線系統(tǒng)來看，傳統(tǒng)的智能天線是指
