智能天线将成4G系统关键技术

月下闻箫

2007年07月10日 通信产业报                                                                        国家无线电频谱管理研究所 何廷润                                                                        智能天线技术在TD-SCDMA系统中的成功应用，成为第三代移动通信TDD模式的一大亮点。但是，常规的智能天线因为没有利用多径传播，在高强度多径分量比较丰富的环境下抗衰落能力相当有限。因此，在未来宽带无线移动通信系统中，进一步发展智能天线技术，充分利用多径传播，提高无线传输性能成为4G中的关键技术之一。                                                                        4G要求能够对多个网络互通建模，灵活处理不同环境中的混合无线接入技术的组合，必须实现对异构环境中多种接入技术进行智能化管理。在4G系统中智能天线就是强大物理层必须具备的技术能力。                                                                        4G系统应用智能天线的优势是可以去除更多的干扰，提供更高的信道和系统容量，增加小区吞吐量，降低系统对功率的要求，增强信通的抗干扰特性以及降低比特费率等。而4G系统应用智能天线的缺点是增加了收发信机以及无线资源管理的复杂性，同时需要高层的支持。                                                                        4G系统的接入层允许用户使用各种终端通过各种形式接入到4G通信系统中，这是移动通信革命性的演进。对于这种演进，如果仍采用常规的智能天线技术已不足以解决4G系统的大容量与高可靠性需求问题。此时，结合空时处理的多天线技术——MIMO(多入多出)多天线技术，提供了解决问题的新途径。可以说，MIMO多天线系统是常规智能天线演进的必然成果。                                                                        因为常规智能天线的核心是利用联合空间维度与天线分集，通过最优加权合并而最大化信干噪比，使信号出错的概率随独立衰落的天线单元数目呈指数减小，而系统容量随天线单元数目呈对数增长。                                                                        然而，开关波束阵列仅适于信号角度扩展较小的传播环境，且自适应阵列虽可以用于信号角度扩展较大的多径传播环境，但在高强度的多径分量比较丰富的环境下，自适应天线系统抗衰落的能力相当有限，这是因为常规智能天线技术没有利用多径传播。                                                                        因此，结合天线发射分集与接收分集技术，充分利用而不是抑制多径传播，进一步开发空域资源，提高无线传输性能，成为必然的发展趋势，即从常规智能天线向MIMO多天线系统演进。                                                                        MIMO多天线系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统，它可有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播成倍地提高业务传输速率。其核心技术是空时信号处理，即利用在空间中分布的多个时间域和空间域结合进行信号处理。因此，可以被看作是常规智能天线的扩展。                                                                        4G系统中智能天线是不可或缺的关键技术，因此从常规智能天线演进而来的MIMO多天线系统成为4G发展中炙手可热的课题。                                                                        而TD智能天线技术的成熟与应用，正是为TD向4G演进的MIMO多天线技术奠定了良好的基础。

月下闻箫

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