MIMO系统原理与标准概述(三)

天线系统

　　在增加网络容量上，天线技术很关键。这种技术开始于分扇区天线。这些天线覆盖60或120度，作为一个蜂窝运行。在GSM中，采用120度天线容量可以扩大到3倍。自适应天线阵列采用窄波束加强空间复用。智能天线属于自适应天线阵列，但是在智能DoA(到达方向)估计上不同。智能天线独立于任何的支持的反馈，对用户终端是透明的，可以形成特定用户波束。可选的反馈可以降低阵列系统的复杂性。MIMO系统通常需要反馈，并且对用户不是透明的。波束成形是用于创建天线阵列辐射模式的一种方法。它可以用在所有的天线阵列以及MIMO系统。

　　智能天线被分成下面的两类(图7)：1. 具有有限个固定预定义模式的相位阵列系统(交换波束形成)；2. 具有无数个根据情况实时调整模式的自适应阵列系统(AAS)(自适应波束形成)。交换波束形成器计算DoA，并接通固定的波束。如果用户移动时跨越这些固定的波束，信号抖动会导致中断。换言之，用户只能沿着波束中心才能获得最佳的信号强度。自适应波束成形器解决了这个问题，会根据移动终端实时调整波束。这种系统的复杂性和成本高于第一种类型。

　　
图7：交换波束形成和自适应波束形成

　　MIMO和OFDM

　　MIMO可以应用于所有的无线通信技术。然而，MIMO和正交频分复用(OFDM)的结合具有以下优点：1. OFDM适合于无线系统中的多径传播。OFDM帧的长度决定于保护间隙(GI)。这个保护间隙限制最大路径延时，以及与延时相关的网络面积。MIMO也使用多径传播。2. OFDM是一种宽带系统，具有很多窄带子频段。数学MIMO信道模型基于窄带非频率选择性信道。OFDM也支持后者。宽带系统的衰落效应通常只发生在特定的频率，与很少的子频带干扰。数据扩展到所有的频段，因此只有很少的数据位丢失，而这些丢失的数据位可以通过前向纠错(FEC)进行修补。OFDM提供稳固的多径系统，适合于MIMO。同时OFDM提供高的频谱效率，以及在几个子频段上空间-时间块编码在时域扩展的一定自由度。这就可以基于前面描述的原理得到一个更稳固的系统。

　　MIMO标准

　　表1给出了所有当前的MIMO标准以及它们技术的概述。

　　
表1：当前所有的MIMO标准以及它们相应的技术

　　很明显可以看到，除了3GPP Release 7外，所有的标准都采用OFDM。很明显OFDM的优势可以与MIMO联系起来。