无线通信网络设计与现场测试

在固定无线通路和移动无线通路都会出现多普勒(Doppler)现象，但两者的多普勒频谱不同。固定无线通路的多普勒频率范围为0.1-2Hz，其频谱形状近于指数律或圆形角。而在移动无线通路，多普勒频率约100Hz，并且具有“杰克”(Jake)频谱。所谓交叉偏振鉴别XPD，是指同类偏振与交叉偏振两种平均接收功率之比。XPD表示两种利用不同偏振取向的传输通路的间隔。XPD越大，则两个通路耦合的能量越校传输距离越长，XPD系统都很重要。如相关系数值较高，例如大于0.7，则分集和多工增益值都将显著减小，如相关值为1，则分集增益值减至0。实际应用一般采取较低的相关系数。如基台和接收天线的构形选择恰当，相关系数较低，约在0.1-0.5范围内。

　　除了上述对于无线通路特性的实际考虑外，还有射频和硬件的问题很重要，在宽带无线数据系统设计时必须妥慎考虑。无线系统往往与其他通信系统一同运用，发信机的发射特性应该考虑到不妨碍其他系统的正常运用，而收信机的检测特性应该有能力忍受不良的干扰信号影响。设备硬件如产生畸变，必将降低整个通路的性能。在通路本身状态正常时，硬件畸变将最终决定通路的最好性能。

　　在MIMO系统使用空间分集方式时，硬件的信号与噪声畸变比SNDR要求与数据速率较低的SISO系统相比，只能提高很少几个dB。另一方面，因有效数据速率按对数伴随SNDR增加，同等数据速率的SISO系统要求硬件性能按指灵敏律提高。而且，对于MIMO运用于分集状态的情况，硬件要求可以比SISO系统的低，因为分集各路的畸变一般是互不相关的。这样，在2-5GHz频段运用的线设备硬件，有可能利用集成电路片制成，使成本降低。如发信和接收两端的所有畸变都考虑到，就可能获得30dB的SUDR。有了这样大的SNDR，就可能让MIMO发送端使用64路正交调幅(QAM)。

　　宽带无线系统的发送端和接收端有很多发生畸变的源，最主要是来自数/模和模/数转换器(DAC/ADC)的信号混合器，它们饱和运用时将产生畸变和噪声，需要足够的电平控制加以遏止。两种转换器的钟使发送端和接收端的取样时间不均匀间隔。虽然接收端的定时跟踪环路用于对付时钟漂移，但剩余的定时相位噪声抖动将引起剩余的信号与畸变比SDR。为了保证SDR大于30dB，定时抖动的根均方值必须小于数据速率的1%。升频和降频转换器都会引起频率漂移，从而加大相位噪声。虽有相位跟踪环路，但如相位噪声大于OFDM音调宽度的1%，则其积分必须小于-30dB，以期SDR大于30dB。

　　总之，所有硬件都将引起噪声，信号处理的范围应该有一定限度，以确保没有显著的畸变。对此，有必要装用功率控制和自动增益控制，使信号电平足够大于硬件噪音、但不让器件饱和。OFDM信号与其它高性能调制相比较，有稍高的峰值与均值之比PAR而且需要特别照管。OFDM的动态范围和线性要求，可以要特别照管。OFDM的动态范围和线性要求，可以做得与单载波调制在减小PAR时的情况相仿。

　　二、MIMO-OFDM系统结构特点

　　上面已经提到，MIMO多重天线和OFDM调制方式相结合，可以满足非视距通信系统NLOS的要求。现在简单说说这种系统实际试用所采取的结构。关于发送分集的方案，这里对下行通路选用“时延分集”，它装备简单、性能优良，又没有反馈要求。它是让第二副天线发出的信号比第一副天线发出的延迟一时间。发送端引用这样的时延，可使接收地通路响应得到频率选择性。如采用适当的编码和穿插，接收端可以获得“空间——频率”分集增益，而不需预知通路情况。

　　新一代系统装用了改进的发送分集方案。它采用的空间时间编码是不需要反馈的编码，又采用根据通路统计性进行线性预编码，只需要很小反馈。在“空间——时间”编码方案，同一信号经过不同的编码后由多副天线发送。一般可利用分组码，在接收端用线性解码。线性预编码可以和“空间——时间”码结合使用，可能比时延分集系统获取2-6dB的增益，也可能比分组码获取3dB的增益。

也可能从两副基台天线发送两个各自编码的数据流。一个较高数据速率的信号可以是由低速率数据流多组成，每一低速数据流各自经过编码和调制，由不同的天线发送，但利用同一时间和频率槽。在接收端，三套接收天线各自接收两个数据流信号的线性组合，这两个数据流已分别由不同冲击响应所滤波。接收机将两个信号分开，利用空间均衡器，并经过解调、解码和解复接，获取原来信号。接收天线的数目一般应该多于独立发送信号的数目，以期取得较好效果。基台和用户终端各有三副接收天线，可取得接收分集的效果。利用“最大比值合并”MRC，将多个接收机的信号合并，得到最大信噪比SNR，可能有遏止