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《無線信道仿真技術(shù)應對mimo新挑戰(zhàn)》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、無線信道仿真技術(shù)應對MIMO新挑戰(zhàn)摘要:隨著無線技術(shù)的發(fā)展,通信容量和多路通信逐漸對無線信道的性能提出更高的要求,在這樣的情況下,無線信道仿真技術(shù)在無線標準開發(fā)中扮演了越來越重要的角色,本文探討了無線信道仿真技術(shù)的最新進展。無線技術(shù)的發(fā)展,在快速提升傳輸能力的同時,頻譜利用率也在不斷增加。新一代移動通信(B3G/4G,)將可以提供高達100Mbit/s甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,在有限的頻譜上實現(xiàn)通信的高速率、大容量和高質(zhì)量,這對無線技術(shù)開發(fā)提出了更多的要求,智能天線技術(shù)獲得了廣泛的應用。智能天線與無線信道仿
2、真智能天線原名自適應天線陣列(AAA,AdaptiveAntennaArray)。最初的智能天線技術(shù)主要用于雷達、抗干擾通信、定位及軍事通信方面等,完成空間濾波和定位功能。智能天線系統(tǒng)在無線鏈路的發(fā)射端和/或接收端帶有多根天線,為了利用移動無線信道的空間特征,智能天線系統(tǒng)中的信號都進行了自適應處理。根據(jù)信號處理是位于通信鏈路的發(fā)射端還是接收端,智能天線技術(shù)被定義為多入單出(MISO,MultipleInputSingleOutput)、單入多出(SIMO,SingleInputMultipleOutput
3、)和多入多出(MIMO,MultipleInputMultipleOutput),具體結(jié)構(gòu)如圖1。其中MIMO技術(shù)充分開發(fā)了無線信道的空間特性,利用空間維數(shù)可以增加無線網(wǎng)絡的容量,可以在不增加頻譜資源和發(fā)射功率的情況下,大幅度地提高頻帶利用率、系統(tǒng)容量和業(yè)務的可靠性。現(xiàn)在,MIMO技術(shù)已經(jīng)被3GPP的高速下行分組接入技術(shù)(HSDPA)、無線局域網(wǎng)(WLAN)IEEE802.11和無線城域網(wǎng)(WMAN)IEEE802.16標準所采用。圖1智能天線結(jié)構(gòu)示意圖TD-SCDMA作為中國自主開發(fā)的標準,給了中國無線
4、產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)一個成長壯大,追趕西方技術(shù)潮流的機遇,而標準的開發(fā)和商用,離不開出色的測試技術(shù)保障。MIMO技術(shù)的盛行,對無線測試提出了新的挑戰(zhàn),安捷倫中國通信產(chǎn)品中心市場經(jīng)理MarioNarduzzi談到,B3G時代無線網(wǎng)絡測試需要面對的是智能天線為主的多天線技術(shù),對抗多徑問題的同時需要提高信號吞吐量,特別是MIMO需要對真實信道的場景進行測試,這其中的難點就在于模擬MIMO測試的場景真實性,同時MIMO信號的配置也非常重要。要模擬測試場景的真實性,必然需要高可靠性的無線信道仿真技術(shù)?,F(xiàn)有和未來的無線通信系統(tǒng)
5、需要實現(xiàn)高數(shù)據(jù)率,高可靠性,高度穩(wěn)定的服務質(zhì)量,高頻譜效率和高速移動性。充分理解無線信道并考慮其特性已經(jīng)成為無線產(chǎn)品設計中至關(guān)緊要的因素。無線系統(tǒng)和產(chǎn)品研發(fā)工程師都知道一旦工作與無線信道有關(guān)就會變得麻煩起來,因為信道并不在實驗室中,而且隨時間、地點和地理條件變化。信道仿真儀把無各類無線信道環(huán)境帶到工程師的實驗室中,使他們能夠考慮多徑衰落,信道相關(guān)性,噪聲與干擾等因素帶來的影響。因此如今的產(chǎn)品性能測試、一致性測試和同類產(chǎn)品比較測試都需要考慮無線信道的影響,信道仿真儀市場正在不斷增長,而且其增長率高于測試與測
6、量市場的平均值。這反映了無線通信系統(tǒng)的趨勢是越來越復雜的技術(shù)綜合。無線通信技術(shù)發(fā)展迅猛,信道仿真技術(shù)必須發(fā)展得更快。一般說來,信道仿真儀屬于測試測量范疇,其性能必須大大優(yōu)于被測設備的性能。信道仿真儀結(jié)合了多種技術(shù),如高性能DSP,高質(zhì)量的RF設計,大量的嵌入式軟件和友好的人機交互界面等等,其復雜程度極高。MIMO信道模型的發(fā)展任何無線通信系統(tǒng)的標準都需要指定一個信道模型作為性能評估和比較的基礎,而該模型必須充分體現(xiàn)出目標應用信道的各種特性。由于MIMO技術(shù)優(yōu)勢是建立在空間特性的利用上,所以MIMO的信道模
7、型必須充分模擬信道的各種空間特性。在早期MIMO信道模型研究中,為簡化分析,通常假設天線陣列周圍存在大量散射物,且天線元間距大于半波長,不同天線的信道衰落是不相關(guān)的。在仿真中通常利用3GPP中的TU信道來模擬MIMO信道,各個TU信道是獨立產(chǎn)生,相互之間獨立,即相關(guān)系數(shù)為零隨著MIMO信道研究的發(fā)展和趨于成熟,人們發(fā)現(xiàn)隨著MIMO信道相關(guān)性逐漸增強,MIMO信道的容量將急劇下降。當信道存在相關(guān)性時,早期部分將MIMO技術(shù)研究成果應用于無線通信系統(tǒng)中時,性能將急劇降低甚至于不能正常工作,而在現(xiàn)實環(huán)境中具有相
8、關(guān)性或相關(guān)性強的MIMO信道環(huán)境又大量存在,所以在MIMO信道的研究中要考慮建立接近實際信道環(huán)境的MIMO信道模型。下面簡要介紹在3G以及B3G/4G系統(tǒng)中采用的MIMO信道模型。3GPP在TR25.996中提出的SCM信道模型是為載頻2GHz、帶寬5MHz系統(tǒng)設計的,它是基于散射隨機假設建立的信道模型,基本原理是利用通過統(tǒng)計得到的信道特性,如時延擴展、角度擴展等來得到信道系數(shù)并通過在公式中引入天線間距得到信道之間的相關(guān)性。主