无线通信智能天线技术的未来发展趋势( 三 ) _云知道

智能天线通过利用多径可以改善链路的质量，通过减小相互干扰来增加系统的容量，并且答应不同的天线发射不同的数据。总之，智能天线的优点可以归纳如下：
(1)增加覆盖范围。在接收端由于天线阵列对信号进行相干接收，这样就会产生阵列或波束成形增益，该增益与接收天线的数目成正比。这样也会延长电池的使用时间。
(2)降低功率/减小成本。智能天线可以对特定用户的传输进行优化，这样就会使发射功率降低，从而降低放大器的成本。
(3)改善链路质量/增加可靠性。由于通过独立的衰落路径可以接收到独立的信号副本，而在这些信号副本中一般会有一个或者多个副本没有受到衰落，这样多个独立的维数就会减小信号波动的影响，产生分集。分集的形式包括时间分集、频率分集、码分集和空间分集等。当用智能天线对空间域进行抽样时就会产生空间分集。在非频率选择性衰落的MIMO信道中，最大的空间分集阶数等于发射天线数目和接收天线数目的乘积。多个发射天线通过采用非凡的调制和编码机制就可以产生发射分集，而多个接收天线的接收分集取决于对独立衰落信号的合并。
(4)增加频谱效率。通过不同方法精确地控制发射功率就会减小干扰，从而增加使用同样资源的用户数目。通过波束成形技术可以产生一种新的多址接入方式——空分多址(SDMA，Space-DivisionMultipleAccess) 。SDMA可以实现资源的重用，增加数据速率，从而增加频谱效率。该增益也被称为空间复用增益。通过利用多个独立的空间维数来同时传送数据，在MIMO系统中这种独立的空间维数被称为MIMO信道特征模式。在不相关瑞利衰落MIMO信道中，其信道容量与收发天线数目的最小值成正比。
通常设计智能天线主要集中在上面提到的某一种增益，如波束成形、分集增益、复用增益。最近这些增益之间的相互折衷已经成为研究的焦点。
4、未来无线系统中的智能天线技术
未来无线系统需要可以适用于各种通信环境的信号处理技术，因此未来智能天线设计的初始阶段必须认真地考虑在性能和复杂度之间折衷地优化。下面，我们将介绍未来无线通信中智能天线的发展趋势和会碰到的问题。
4.1物理层的可重配置性

;为了使无线通信收发机可以工作在多参数连续改变的环境中，需要在收发机中采用可重新配置的自适应技术来调节结构，从而获得最好的性能。
智能天线收发机中的可重配置性可以看作是在各种不同环境中收发机结构的智能切换。例如，已经有专家提出了在MIMO信道中用于空间分集和复用相互折衷的算法。
4.2不同层之间的优化
通过由OSI(OpenSystemInterconnection，开放系统互连)模型定义的高层之间的相互作用可以提高整个系统的性能。可以通过结合物理层、链路层、网络层的参数来设计智能天线，也就是说要考虑到各层之间相互关系来设计，而不是单独考虑某一层。实践表明，单独考虑一层的设计方法所得到性能评估是低效的。例如，当引入调度后，通过空时编码所得到的增益将会减小，甚至会消失。
在OSI不同层之间交换的信息可以归类如下：
(1)CSI：需要估计出信道脉冲响应、定位信息、车载速度、信号强度、干扰强度、干扰模型等。
(2)QoS相关的参数：包括时延、吞吐量、误比特率、分组差错率(PER，PacketErrorRate)等。
(3)物理层资源：包括空间处理机制、天线阵列的数目、电池电量的损耗等。
考虑层之间的优化准则是非常重要的。在实际系统中，使用智能天线的链路质量不仅取决于采用的数据检测方法，而且还取决于特定的编码机制以及在链路层采用的媒体接入控制(MAC，MediumAccessControl)功能，甚至取决于高层采用的协议栈性能。因此，在设计时应该综合考虑上述因素，而不是单独考虑某一个因素。对于时延不敏感业务，将智能天线技术如V-BLAST同混合自动请求重复(H-ARQ，HybridAutomatic Repeat Request)机制结合的前景是非常看好的。

无线通信智能天线技术的未来发展趋势( 三 )

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