MIMO技術(shù)在3G中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
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時(shí)間：2010-05-20
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當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端能夠獲取信道狀態(tài)信息時(shí)（如TDD系統(tǒng)），系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信道狀態(tài)調(diào)整每根天線發(fā)射信號(hào)的相位（數(shù)據(jù)相同），以保證在目標(biāo)方向達(dá)到最大的增益；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)射端不知道信道狀態(tài)時(shí)，可以采用隨機(jī)波束成形方法實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)分集。
4 三種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景
空間復(fù)用能最大化MIMO系統(tǒng)的平均發(fā)射速率，但只能獲得有限的分集增益，在信噪比較小時(shí)使用，可能無(wú)法使用高階調(diào)制方式，如16QAM等。
無(wú)線信號(hào)在密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境中會(huì)頻繁反射，使得多個(gè)空間信道之間的衰落特性更加獨(dú)立，從而使得空間復(fù)用的效果更加明顯。
無(wú)線信號(hào)在市郊、農(nóng)村地區(qū)，多徑分量少，各空間信道之間的相關(guān)性較大，因此空間復(fù)用的效果要差許多。
對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行空時(shí)編碼可以獲得額外的分集增益和編碼增益，從而可以在信噪比相對(duì)較小的無(wú)線環(huán)境下使用高階調(diào)制方式，但無(wú)法獲取空間并行信道帶來(lái)的速率紅利?？諘r(shí)編碼技術(shù)在無(wú)線相關(guān)性較大的場(chǎng)合也能很好的發(fā)揮效能。
因此，在MIMO的實(shí)際使用中，空間復(fù)用技術(shù)往往和空時(shí)編碼結(jié)合使用。當(dāng)信道處于理想狀態(tài)或信道間相關(guān)性小時(shí)，發(fā)射端采用空間復(fù)用的發(fā)射方案，例如密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等場(chǎng)景；當(dāng)信道間相關(guān)性大時(shí)，采用空時(shí)編碼的發(fā)射方案，例如市郊、農(nóng)村地區(qū)。這也是3GPP在FDD系統(tǒng)中推薦的方式。
波束成型技術(shù)在能夠獲取信道狀態(tài)信息時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)較好的信號(hào)增益及干擾抑制，因此比較適合TDD系統(tǒng)。
波束成型技術(shù)不適合密集城區(qū)、室內(nèi)覆蓋等環(huán)境，由于反射的原因，一方面接收端會(huì)收到太多路徑的信號(hào)，導(dǎo)致相位疊加的效果不佳；另一方面，大量的多徑信號(hào)會(huì)導(dǎo)致DOA信息估算困難。
5 MIMO技術(shù)在3G的應(yīng)用
綜合使用空間復(fù)用技術(shù)和空時(shí)編碼技術(shù)，使得MIMO能夠在不同的使用場(chǎng)景下都發(fā)揮出良好的效果，3GPP組織也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，將MIMO技術(shù)納入了HSPA+標(biāo)準(zhǔn)（R7版本）。
出于成本及性能的綜合考慮，HSPA+中的MIMO采用的是2×2的天線模式：下行是雙天線發(fā)射，雙天線接收；上行為了降低終端的成本，縮小終端的體積，采用了單天線發(fā)射。也就是說(shuō)，MIMO的效用主要是用在下行，上行只是進(jìn)行傳輸天線選擇。
HSPA+中，MIMO規(guī)定了下行的Precoding預(yù)編碼矩陣，包括4種形式：
● 空間復(fù)用（Spatial Multiplexing）。
● 空時(shí)塊碼（Space Time Block Coding）。
● 波束成型（Beam Forming）。
● 發(fā)射分集（Transmit Diversity）。
在實(shí)際使用中，由基站根據(jù)無(wú)線環(huán)境的不同自動(dòng)選擇使用。
在HSPA+上行方面，MIMO技術(shù)有兩種天線選擇方案，即開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。
● 開(kāi)環(huán)方案即TSTD（時(shí)分切換傳輸分集），上行數(shù)據(jù)輪流在天線間交替發(fā)送，從而避免單條信道的快衰落，參見(jiàn)圖4。
圖4 開(kāi)環(huán)天線選擇方案
● 閉環(huán)方案中，終端必須從不同的天線發(fā)送參考符號(hào)，由基站進(jìn)行信道質(zhì)量測(cè)量，然后選擇信道質(zhì)量好的天線進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，參見(jiàn)圖5。
圖5 閉環(huán)天線選擇方案
MIMO技術(shù)能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無(wú)線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。作為MIMO技術(shù)的發(fā)明者，阿爾卡特朗訊首先提出將MIMO技術(shù)加入3GPP標(biāo)準(zhǔn)，并積極推動(dòng)MIMO技術(shù)在HSPA+的應(yīng)用。我們相信，MIMO技術(shù)必將在未來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要的位置。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/157439.htm
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