基于3G MIMO技術(shù)的實(shí)現

　　無(wú)線(xiàn)信道中信號功率的波動(dòng)非?？焖?。信號功率顯著(zhù)下降時(shí)，信道處于衰落狀態(tài)。分集用于在無(wú)線(xiàn)信道中抵抗衰落。接收天線(xiàn)分集可在 SIMO 通道中使用。接收天線(xiàn)接收同一信號獨立的衰落狀態(tài)，并與這些信號相結合，使得合成信號的幅度變化小于任一天線(xiàn)的信號。通常使用獨立衰落信道數來(lái)描述分集的特征，這一數目也稱(chēng)為“分集階數”，并且如果同一發(fā)射天線(xiàn)針對所有接收天線(xiàn)的信道具有獨立的衰落特性，則分集與 SIMO 信道中接收天線(xiàn)的數量相等。發(fā)射分集適用于 MISO 信道并且已經(jīng)成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。提取分集需要適當的設計發(fā)射信號。在接收機上使用合適的組合方案，以獲得分集增益。如果所有發(fā)射天線(xiàn)到同一接收天線(xiàn)的信道具有獨立的衰落特性，則該信道的分集與發(fā)射天線(xiàn)的數量相等。

　　圖 2 給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)射機分集方案實(shí)例，也稱(chēng)為 Alamouti 空時(shí)編碼。在指定的符碼周期，兩個(gè)天線(xiàn)同時(shí)發(fā)出兩個(gè)信號。在符碼周期 t1，分別從天線(xiàn) 0 和天線(xiàn) 1發(fā)送信號s0和s1，在下一個(gè)符碼周期 t2 內， 天線(xiàn) 0發(fā)送信號 -s1*，天線(xiàn) 1發(fā)送信號 s0*，其中 ( )* 是復共軛運算。這一序列如圖 2 所示。編碼是在空時(shí)編碼中完成的，也可在空頻編碼中完成?？墒褂脙蓚€(gè)相鄰的載波(空頻編碼)來(lái)替代兩個(gè)相鄰的符碼周期。使用 MIMO 信道的分集需要將上述發(fā)射和接收分集相結合。如果每個(gè)發(fā)射接收天線(xiàn)對之間的信道獨立衰落，則分集順序與發(fā)射和接收天線(xiàn)的數量相等。

　　空間復用

　　空間復用可以為相同帶寬的信號提供線(xiàn)性增長(cháng)的傳輸速率，而且不會(huì )造成額外的功率損耗。

　　圖 3 給出了含有兩個(gè)發(fā)射天線(xiàn)的簡(jiǎn)單的空間復用系統，這一概念可擴展到更普遍的 MIMO 系統中。發(fā)射的比特流被去復用到兩個(gè)具有一半速率的子比特流中，由每個(gè)發(fā)射天線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行調制和發(fā)射。例如在圖 3 中，在符碼周期 t1 內，天線(xiàn) 0發(fā)射 符號s0，從天線(xiàn) 1 發(fā)射符號s1。在符碼周期 t2 內， 天線(xiàn) 0 發(fā)射符號s2，天線(xiàn) 1 發(fā)射符號s3。因此，發(fā)射速率是 SISO 系統的兩倍。在最佳的信道條件下，接收機端接收到的信號的空間特性,可以被很好的分離。接收機根據信道信息可以對兩個(gè)同信道信號進(jìn)行區別和提取。進(jìn)行解調之后，子比特流能夠相互結合產(chǎn)生原始比特流。所以，空間復用所能提高的傳輸速率與發(fā)射接收天線(xiàn)對的數量成正比?？臻g復用還可用于多用戶(hù)格式，也就是空分多址或 SDMA。假設兩個(gè)用戶(hù)發(fā)射獨立的信號，這兩個(gè)信號均到達一個(gè)配有兩個(gè)天線(xiàn)的基站。該基站可以分離這兩個(gè)信號，以支持兩個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用信道。這使容量能夠根據基站的天線(xiàn)數量和用戶(hù)數量成比例的增加。

　　波束賦形

　　在空間分集和空間復用中，通常認為發(fā)射機不了解信道信息。當發(fā)射機具備信道信息時(shí)，可改善系統性能。信道信息可以是完整的也可以是部分的。完整的信道信息意味著(zhù)發(fā)射機已知信道矩陣。部分信息可能指的是瞬時(shí)信道的某些參數(例如矩陣信道的條件數)或統計特性(例如發(fā)射或接收的相關(guān)特性)。圖 4 顯示了使用信道信息的預編碼框架。發(fā)射信號(S0，S1)與預編碼相乘，這可以解釋為波束賦形。經(jīng)過(guò)預編碼之后，兩個(gè)分離的數據流可從兩個(gè)發(fā)射天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送，作為空間復用，但是矩陣編碼器將根據信道信息發(fā)生變化。假設發(fā)射機已經(jīng)知道發(fā)射相關(guān)矩陣，則可以使用相關(guān)矩陣的特征矩陣建立預編碼矩陣，以?xún)?yōu)化遍歷容量。將 2 X 2 預編碼矩陣表示為 W，則符碼周期 t1 內的發(fā)射符碼為：

　　同樣，可以使用預編碼矩陣表示發(fā)射符碼 x2 和 x3。在這個(gè)預編碼方案中，傳輸速率與發(fā)射接收天線(xiàn)對的數量成正比。