论移动通信系统中关键技术智能天线和mimo

《论移动通信系统中关键技术智能天线和mimo》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、论移动通信系统中关键技术智能天线和MIMO　　摘要智能天线与MIMO技术都是广泛应用于下一代移动通信中的多天线技术，这两种技术的原理差异非常大，二者各有优势，智能天线在多径效应较轻情况下性能较好，MIMO在多径效应较重情况下性能较好，如何使两种技术同时在系统中被使用，在不同场景下都能获得较佳性能是一个非常关键的问题。本文在介绍智能天线与MIMO技术的基础上，最后提出了相应的融合机制。关键词智能天线MIMO融合机制1引言随着全球移动通信的不断发展，移动用户的日益增多，现一代移动通信网络资源已经变的非常有限。如何的利用有限的带宽资源，已经成为现在已经成为了移动通信领域中一个热门话题。智能天线可

2、以满足服务质量和扩充容量的需要。移动通信中另一个难于解决的问题的如何克服多径干扰。在传统的SISO系统中多径干扰始终存在并到现在为止没有找出很好的克服方法。于是MIMO的研究成为现在通信领域的热点。如果智能天线与MIMO技术结合使用，更加会开发空域在移动通信中的巨大潜力。必定能很好的解决系统容量扩充问题与抗多径干扰问题，改善通信质量增大系统容量。8智能天线技术可以提高接收信号的信干比和小区的用户容量，自提出以来就深受业内关注，已经被TD-SCDMA标准采用，国际电联也明确将它作为第三代及以后移动通信技术发展的主要方向。MIMO技术可以提高系统的信道容量提高信息传输速率，因此该技术已成为4G

3、的关键技术之一。MIMO和智能天线都是4G的关键技术，如果我们可以将二者有机地结合起来，就可以大大提高4G系统的性能，使得通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输，因此如何把MIMO和智能天线技术结合起来加以应用非常值得探讨。2智能天线和MIMO技术分析MIMO和智能天线都属于多天线系统中的技术，这两种技术既有共性又有显著区别，凭借在提高频谱利用率方面的卓越表现，MIMO和智能天线共同成为了下一代移动通信系统发展中炙手可热的新技术。2.1智能天线技术8智能天线技术可用于多天线系统中，但它与以往天线分集有着很大的区别。智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束转换技术和自适应空间数字处理技

4、术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。智能天线是仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术，即用于MISO系统和SIMO系统。一个典型阵列天线接收系统如图1所示。系统由三部分组成：实现信号空间过采样的天线阵列，对各阵元输出进行加权合并的波束成型网络，更新合并权值的控制部分。这其实是智能天线用作接收天线时的结构，当用它进行发射时结构稍有变化，加权器或加权网络置于天线之前，也没有相加合并器。由于智能天线能显著提高系统的性能和容量，抑制干扰信号并增加了天线系统的灵活性，未来几乎所

5、有先进的移动通信系统都将采用该技术。2.2MIMO技术多输入多输出（MIMO）技术通过空间复用，使频谱效率得以成倍提高。空时编码技术正是在此基础上发展起来的一种新的编码和信号处理技术，它将信道编码技术与阵列处理技术相结合，大幅度地提高无线通信中的系统容量和传输速率。MIMO系统是指发射端与接收端都有多个天线的通信系统，如图2所示MIMO技术可以视为智能天线技术的一种扩展。但是传统的智能天线的智能体现在天线加权选择算法上，而MIMO系统强调的是信号的编解码处理。MIMO系统与智能天线的不同在于它能够同时获得发送和接收分集增益。8MIMO无线通信技术的概念是在任何一个无线通信系统，只要其发射端

6、和接收端均采用了多个天线或者天线阵列，就构成了一个无线MIMO系统。MIMO无线通信技术采用空时处理技术进行信号处理，在多径环境下，无线MIMO系统可以极大地提高频谱利用率，增加系统的数据传输速率。MIMO技术充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。2.3MIMO和智能天线技术的比较MIMO和智能天线技术都用于多天线系统，但是两者又有本质的区别。从原理上看，智能天线利用到达天线阵的信号之间完全相关性形成天线方向图，它关键能实现信号的定向发送和接收；而在MIMO中天线收发信号是全方位的，并且到达天线阵的信号必须相互独立，

7、用多个天线接收信号来克服信号到达接收机的空间深衰落，增加分集增益。从天线结构上看，两种技术都可以使用多天线，智能天线通过反馈控制方式连续调整天线的方向图，天线阵元间距一般取1/2波长，因为阵元间距过大会减小接收信号彼此的相关程度，太小则会在方向图上形成不必要的旁瓣；而在MIMO接收系统中，天线单元之间的间隔必须为多个波长一般为10～15波长，以确保到达天线阵各个单元的信号是互不相关的。从多天线系统来看，传统的智能天线是指