多天线技术在通信系统中的应用与性能优化

第２６卷第３期　２００６年９月　山东通信技术　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ　Ｖ０１－２６　Ｎｏ．３　ＳｃＤ．２００６　

第四代移动通信系统中的多输入多输出智能天线技术　

马骁周围　

（重庆邮电大学，重庆４０００６５）　

摘　要：介绍了基于ＭＩＭＯ的智能天线收发机结构及最新进展及其优点．探讨了下一代移动通信系统智能天线技术　的发展趋势以及所面临的问题　关键词：智能天线ＭＩＭＯ分集波束赋形　

ｌ　引言　

智能天线通常也称作自适应天线阵列，可以形成　特定的天线波束，实现定向发送和接收．主要用于完　成空间滤波和定位。从本质上看，它利用了天线阵列　巾各单元之间的位置关系．即利用了信号的相位关系　

克服多址干扰及多径干扰，这是它与传统分集技术的　

本质区别。　ＭＩＭＯ系统是指在发射端和接收端同时使用多　个天线的通信系统．其有效地利用随机衰落和可能存　

在的多径传播来成倍地提高业务传输速率。它的核心　技术是空时信号处理，即利用在空间中分布的多个时　间域和空间域结合进行信号处理。因此，可以被看作　

足智能天线的扩展。　智能天线系统在移动通信链路的发射端／或接　收端带有多根天线，根据信号处理位于通信链路的发　

射端还是接收端．智能天线技术被定义为多入单出　（ＭＩＳ０，Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ）、单入多出　

（ＳＩＭ０．Ｓｉｎｇｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ）和多人多出（ＭＩ－　

Ｍ０．Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｏｕｔｐｕｔ）。　

２　多入多出智能天线收发机结构及研　

究进展　

从图１可以看出，比特流在经过编码、调制和空　时处理（波束成行或空时编码）后，映射成不同的信息　符号，从多个天线同时发射出去；在接收端用多个天　线接收，进行相应解调、解码及空时处理。　

Ｍ根发射天线　Ｎ椴接收天线　

图１罗输入多输出智能天线收发机结构　

Ｍ］ＭＯ系统中的空时处理技术主要包括波束成　

第四代移动通信系统中的多天线技术[转]

(2008-09-15 15:46:44)

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杂谈 分类： 信息论与编码

一、引言

由于第三代移动通信系统（3G）还存在一些不足，包括很难达到较高的通信速率，提供服务速率的动态范围不大，不能满足各种业务类型要求，以及分配给3G系统的频率资源已经趋于饱和等，于是人们提出了第四代移动通信系统（4G）的构想。4G的关键技术包括：

（1）调制和信号传输技术（OFDM）；

（2）先进的信道编码方式（Turbo码和LDPC）；

（3）多址接入方案（MC-CDMA和FH-OFCDMA）；

（4）软件无线电技术；

（5）MIMO和智能天线技术；

（6）基于公共IP网的开放结构。

研究表明，在基于CDMA技术的3G中使用多天线技术能够有效降低多址干扰，空时处理能够极大增加CDMA系统容量。凭在提高频谱利用率方面的卓越表现，MIMO和智能天线成为4G发展中炙手可热的课题。

二、智能天线技术

智能天线最初用于雷达、声纳及军事通信领域。使用智能天线可以在不显著增加系统复杂程度的情况下满足服务质量和扩充容量的需要。

1.基本原理和结构

智能天线利用数字信号处理技术，采用先进的波束转换技术（switched beam

technology）和自适应空间数字处理技术（adaptive spatial digital

processing technology），判断有用信号到达方向（DOA）通过选择适当的合并权值，在此方向上形成天线主波束，同时将低增益旁瓣或零陷对准干扰信号方向。在发射时，能使期望用户的接收信号功率最大化，同时使窄波束照射范围外的非期望用户受到的干扰最小，甚至为零。

智能天线引入空分多址（SDMA）方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下，用户仍可以根据信号空间传播路径的不同而区分。实际应用中，天线阵多采用均匀线阵或均匀圆阵。智能天线系统由天线阵；波束成形成网络；自适应算法控制三部分组成 2.智能天线的分类

第６期　２００７年１２月　中目露；珂譬　宪阪学极　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＣＡＥＩＴ　Ｖｏ１．２　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２００７　

多速率超宽带通信系统中天线传输性能的研究　

吕文俊，刘梦龙，花昀　

（南京邮电大学无线通信与电磁兼容实验室，南京２１０００３）　

摘要：利用实验测量结合数值仿真的方法，研究了特定室内环境中，不同形状超宽带单极子天线　对不同速率多带正交频分（ＭＢ—ＯＦＤＭ）超宽带通信系统传输性能的影响。仿真与实验中，ＭＢ—　

ＯＦＤＭ平台采用ＭＡＴＬＡＢ的ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具实现，天线与传播环境构成的广义信道特性则通过矢量　

网络分析仪进行测量。结果表明，单极子天线形状对不同速率ＭＢ—ＯＦＤＭ系统的传输误比特率性　能有显著影响，文章的方法可用于多速率超宽带通信系统收发天线的优选和性能评价。　

关键词：超宽带；单极子天线；多速率；多带正交频分复用（ＭＢ—ＯＦＤＭ）　中图分类号：ＴＮ８２１　．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３－５６９２（２００７）０６４５１５－０５　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　

ｉｎ　Ｍｕｌｔｉ－Ｒａｔｅ　ＵＷＢ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＬＶ　Ｗｅｎ－ｊｕｎ，ＬＩＵ　Ｍｅｎｇ—ｌｏｎｇ，ＨＵＡ　Ｙｕｎ　（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＥＭＣ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｌｉｏｎｓ，Ｎａｍｉｎｇ　２１０００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｕｌｔｒａ—ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）ｍｏｎｏｐｏｌｅ　ａｎｔｅｎｎａｓ　ｉｎ　ｍｕｌｔｉ—　ｂａｎｄ　ＯＦＤＭ（ＭＢ—ＯＦＤＭ）ＵＷＢ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｉｅｒｅｎｔ　ｄａｔａ　ｒａｔｅ　ｕｎｄｅｒ　ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ　ｉｎｄｏｏｒ　

基于OFDM技术的无线通信系统设计与优化

无线通信技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分。为了满足日益增长的数据需求和提供更好的用户体验，设计高效的无线通信系统变得至关重要。OFDM技术（正交频分复用技术）因其在抗干扰性能、频谱利用率和传输效率方面的优势而备受关注。本文将对基于OFDM技术的无线通信系统的设计与优化进行探讨。

1. 引言

随着移动通信和无线互联网的快速发展，对无线通信系统的需求也越来越高。然而，由于无线信道的多径衰落和多用户干扰等问题，传统的单载波调制技术逐渐不适应这种需求。OFDM技术的使用可以有效地解决这些问题，因此成为近年来无线通信系统中的主流技术。

2. OFDM技术原理

OFDM技术通过将高速数据流分成多个低速子载波并进行并行传输，以提高系统的传输容量和抗干扰能力。它利用子载波之间正交的特性，降低了子载波之间的互相干扰，同时充分利用了频谱资源。

3. OFDM系统设计与优化

在设计基于OFDM技术的无线通信系统时，需要考虑多个方面以达到最佳性能。以下是一些关键的设计和优化要点：

3.1 子载波配置与调制方式选择 子载波的数量和分配方式会影响系统的传输容量和频谱利用率。通常，较大的子载波数量可以提高系统的传输容量，但也会增加系统的复杂度。根据实际需求和无线信道特性，合理选择子载波数量和分配方式。此外，应根据系统的信噪比和可靠性要求选择合适的调制方式，如BPSK、QPSK、16QAM或64QAM。

3.2 载波频偏估计与校正

由于各种原因（如天线失配、多径效应等），无线信道中存在着频偏。对于OFDM系统来说，频偏会导致符号间的干扰，影响系统性能。因此，在系统设计中需要考虑频偏估计与校正技术，从而减小频偏的影响。

3.3 前向纠错编码和解码

前向纠错编码技术可以在一定程度上提高系统的可靠性。通过添加冗余信息，接收端可以在有限的错误情况下恢复原始数据。根据系统的误码率需求和计算复杂度，选择合适的前向纠错编码和解码方案，如卷积码、LDPC码等。