mimo双极化基站端多天线的研究

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1、第一章绪论第一章绪论§1.1移动通信的发展移动通信是现代社会中必不可少的一种通信手段，它可以使人们随时随地的进行相互通信。虽然移动通信在20世纪20年代就已经出现，但自70年代贝尔实验室提出蜂窝系统的概念和理论以来才得到飞速发展，经过30多年的发展，现在已经成为卫星移动通信、陆地移动通信和无绳电话等蜂窝移动通信的大系统。我们简单回顾一下现代移动通信技术的发展历史[1]，本世纪20年代至40年代是通信技术的早期发展阶段。可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段。其代表是美国底特律市警察使用的短波车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提

2、高到30MHz～40MHz。从40年代中期至60年代初期，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，通信方式为单工，间隔为120kHz。从60年代中期至70年代中期，美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网，使用的频段为150MHz和450MHz。70年代中期至80年代中期发展成了第一代移动通信系统（1G）。其代表美国的AMPS系统（先进移动电话系统）

3、和TACS系统（总接入通信系统），1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，蜂窝小区制大大提高了频谱利用率、提高了移动用户数量、改善了用户通话质量，其无线小区范围还可根据实际用户数的多少来灵活确定。其特点是采用频分复用（FDMA）模拟制式，语音信号为模拟调制，每隔25kHz和30kHz一个模拟用户信道。但因为它是模拟系统，模拟蜂窝系统体制混杂，不支持国际漫游，不能提供ISDN业务，移动设备复杂，频谱利用率低，设备价格较贵，业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动

4、用户需求。由于模拟系统无法解决这些根本性技术缺陷，第二代数字移动通信技术（2G）[2]应运而生。其代表是美国的DAMPS系统、IS-95和欧洲的GSM系统。数字移动通信网相对于模拟移动通信网，提高了频谱利用率，支持多种业务服务，并与ISDN等兼容。主要采用数字式时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。时1万方数据MIMO双极化基站端多天线的研究分多址TDMA系统产品主要有美国的D-AMPS、日本的PDG和欧洲的GSM三种。窄带码分多址CDMA产品主要有美国的QCDMA和欧洲爱立信的BCDMA系统。GSM（全球移动通信系统）发源于欧洲，它是

5、作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的，支持64kbit/s的数据速率，可与ISDN互连。GSM使用900MHz频带，使用1800MHz频带的称为DCS1800。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式，每载频支持8个信道，信号带宽200KHz。这种通信系统被我国所采用，成为第二代数字移动通信系统的通用标准。但由于2G带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现高速率的业务如移动通信的多媒体服务。同时由于各国第二代数字移动通信标准不统一，因而无法进行全球漫游，这就从根本上促进了第三代移动通信（3G）的发展。由于第二代2G的带宽窄且各个国家标准

6、之间不统一,第三代移动通信（3G）为了应对这些缺陷诞生了。其代表是我国提出的TD-SCDMA、美国提出的CDMA2000、欧洲及日本提出的WCDMA。TD-SCDMA基于同步码分多址(SCDMA)技术，结合了智能天线、软件无线电、全质量语音压缩编码等先进技术，工作方式为TDD双工，有更好的频谱利用率，并且支持更为精确的接力切换概念和系统切换概念。它可以实现全球漫游，具有支持信息速率高于2Mbit/s的多媒体业务的能力，包括卫星移动通信、陆地移动通信和无绳电话等蜂窝移动通信的大系统，可以向公众提供前两代所不能提供的各种宽带信息业务，如高速资料、慢速

7、图像与电视图像等，带宽可达5MHz以上。随着越来越多的人使用的通信器材加入进“频谱高速”中，要在有限的频谱资源上实现高速率和大容量。需要频谱效率极高的技术。MIMO技术为第四代移动通信技术提供解决的方案，它可以充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源的情况下，成倍地提高信道容量。4G将能够把数据传输速率提高到100Mbit/s。§1.2MIMO技术简介多输入多输出（Multiple-InputMultiple-Out）技术[3][4]是一种多天线技术，最早是由Marconi于1908年提出，是无线通信领域智能天线技术的重大

8、突破。它能在不增加系统带宽的情况下成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率，同时也能提高信道的可靠性，降低误码率。任何一个无线通信系统，当它