智能天线波束成形技术的比较及演进

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1、智能天线波束成形技术的比较及演进[吴杏芬左德伟]摘要介绍了智能天线的收发机结构，在此基础上介绍了其关键技术波束成形的长期发展，并对各种波束成形技术进行了比较，探讨了下一代移动通信系统中智能天线波束成形技术的发展趋势及其所面临的问题。关键词：智能天线波束成形MIMO多用户分集通信热点吴杏芬南京邮电大学硕士研究生，通信与信息系统专业，研究方向为无线数据与移动计算网络。左德伟江西宜春职业技术学院讲师。1引言权值的确定。如何提高频谱效率和数据传输速率成为下一代无线在无线通信技术的发展中，智能天线已成为一个最通信系统的关键问题之一。

2、提高通信速率和可靠性的办法活跃的领域，近年内，几乎所有先进的无线通信系统都将之一就是使用多个发送天线和多个接收天线，也就是多输采用此技术。智能天线技术对无线通信系统所带来的优势入多输出（MIMO，multiple-inputmultiple-output）的通是目前任何技术难以替代的。智能天线技术已经成为无线[1-3]信系统。这一点已经得到了理论和实践的证明。另外一通信中最具有吸引力的技术之一。而波束成形是智能天线[4-9]种提高通信速率的办法就是多用户分集。中的关键技术，通过将主要能量对准期望用户以提高信噪本文主要研究了

3、在多用户通信条件下无线通信智能比。波束成形能有效地抑制共道干扰，其关键是波束成形天线技术中波束成形技术的长期发展，所有讨论都是在无42智能天线波束成形技术的比较及演进线通信下行链路的基础上展开的。信道信息，通过发射端的特征波束成形和接收端的线性处理，可将MIMO信道分成平行的子信道。如果发射端不知2智能天线收发机结构道信道状态信息，在多用户的环境下，可以采用随机波束智能天线通常也称作自适应天线阵列，可以形成特成形方法实现多用户分集。定的天线波束，实现定向发送和接收，主要用于完成空间（2）波束成形与空时编码结合大多数情况下，

4、假滤波和定位。在如图1所示的一个多发射多接收天线系统设信道状态信息（CSI，channelstateinformation)的部分中，发送的数据块需要进行编码和复星座图的映射。在空信息在发射端已知是合理的，因而提出了空时编码和波束时加权后，每个符号被映射到一个发射天线，信号通过无成形相结合的混合机制。空时编码和波束成形是两种不同线信道后，在接收天线中首先进行解复用，然后通过加的发送分集技术。空时编码属于开环分集技术，在发送端权、解调、解码来恢复最初的发送数据。不需信道信息，阵列波束成形属于闭环分集技术，利用信道反馈信息进行

5、空间滤波或干扰抑制，信道反馈的准确性会严重影响波束成形的效果。当发送端获得部分信道状态信息时（如信道均值或信道协方差矩阵），可以根据信道信息选择发射策略（波束成形或空时编码）。波束成形的图1智能天线收发机结构权值在保证接收端达到信噪比和误码率要求的条件下，由通[10][11]通反馈信道信息决定，文献中指出结合功率分配，波束信3多用户分集信成形和空时编码对发射机进行联合优化，在不增加设备复热热实现多用户分集的途径就是公平调度点杂度和损失发射速率的条件下，提供了比传统空时编码更点（scheduling），以平坦衰落信道为例，在

6、多用户系统好的性能。中，基站到用户之间的衰落信道是独立随机波动的。调度总之,描述多输入多输出智能天线收发机特征的性的目标就是使得那些瞬时信道增益接近峰值状态的用户获能度量为均方误差(MSE，MeanSquareError)、信噪比得基站当前的服务，而数据业务对有限时延的不敏感性使SNR（signal-to-noiseratio)、误比特率(BER，BitError得这种调度成为可能。这种利用信道的随机波动而带来的Rate)、可达吞吐量、需要的发射功率和信道容量。发射好处，就是多用户分集。和接收机制都是根据这些准则进行优化的

7、。获得多用户分集增益的系统要求：一是每个接收端具有通过一个普通导频跟踪自己信道的SNR并将其瞬时信5波束成形技术的长期发展道特性反馈给基站的能力，一是基站具有在用户之间调度（1）相干波束成形信号通过多根发送天线发送给当发送的能力，并且能够适应数据速率随着瞬时信道特性而前所有用户，发送向量可以表示为X=Wx，其中x是标改变。量信号，W=[w1,w2,LwM]表示M根发送天线上的波束多用户分集在两个方面获得好处：一是可以使用户成形矢量，天线加权系数用复向量表示，用户需要估计和在好的信道条件下提高前向链路的网络吞吐量，一是可以反

8、馈多个天线信道各自的幅度和相位，反馈量很大，基站通过多用户分集来减少反向链路上的反馈需求。发送端需要知道全部的CSI，因此会大大增加系统的开4MIMO系统中的波束成形技术销。当用户数目很大时，基站要从用户那反馈获得全部的（1）特征波束成形MIMO系统的系统模型为CSI几乎是不可能的，考虑到如果基站只获得