自適應(yīng)多天線技術(shù)

　　多天線技術(shù)，是指在發(fā)送端或接收端都采用多根天線的無(wú)線通信技術(shù)，是近期發(fā)展較快的熱點(diǎn)研究技術(shù)之一。采用多天線技術(shù)可獲得功率增益、空間分集增益、空間復(fù)用增益、陣列增益和干擾抑制增益［1］，從而可以在不顯著增加無(wú)線通信系統(tǒng)成本的同時(shí)，提高系統(tǒng)的覆蓋范圍、鏈路的穩(wěn)定性和系統(tǒng)傳輸速率。多天線技術(shù)有不同的實(shí)現(xiàn)模式，如波束賦形［2］、循環(huán)延遲分集［3］，空間分集［4-6］、空間復(fù)用［7］，以及他們之間的結(jié)合。

　　1 多天線技術(shù)模式介紹

　　每種多天線技術(shù)模式都各有其特點(diǎn)，下面將詳細(xì)介紹他們的原理和特點(diǎn)。

　�。�1） 空間分集技術(shù)

　　空間分集是在空間引入信號(hào)冗余以達(dá)到分集的目的。如圖1中空間分集所示，發(fā)送端通過(guò)在兩根天線的兩個(gè)時(shí)刻發(fā)送正交的信息集合，從而獲得分集增益。

　�。�2） 空間復(fù)用技術(shù)

　　空間復(fù)用是在每根天線上的同一時(shí)頻資源上，發(fā)送不同信息，以達(dá)到在不增加頻譜資源的情況下成倍提高頻譜效率的目的，如圖1中空間復(fù)用所示。通常人們將空間分集和空間復(fù)用技術(shù)稱為多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)。

　　（3） 波束賦形技術(shù)

　　波束賦形（BF）是基于自適應(yīng)天線原理，利用天線陣列通過(guò)先進(jìn)的信號(hào)處理算法分別對(duì)各物理天線進(jìn)行加權(quán)處理的一種技術(shù)。如圖2所示，發(fā)射端對(duì)數(shù)據(jù)流S1進(jìn)行加權(quán)，并發(fā)送出去。在接收端看來(lái)，整個(gè)天線陣列相當(dāng)于一根虛擬天線。通過(guò)加權(quán)處理后，天線陣列形成一個(gè)窄發(fā)射波束對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)接收端，并在干擾接收端方向形成零點(diǎn)以減小干擾。

　　（4） MIMO+BF技術(shù)

　　由于BF技術(shù)在同一時(shí)刻只發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)流，沒有復(fù)用增益。尤其是當(dāng)信道質(zhì)量較好時(shí)，使用BF帶來(lái)的傳輸速率提升并不明顯。因此，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸速率，可將BF技術(shù)與MIMO結(jié)合起來(lái)［8-9］。空間分集與波束賦形的結(jié)合，稱為空間分集波束賦形（SD＋BF）；而空間復(fù)用與波束賦形的結(jié)合，則稱為復(fù)用波束賦形（SM＋BF）。其中的一種實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示。發(fā)送端的4根物理天線被分成2個(gè)子陣列，在每個(gè)子陣列上利用波束賦形技術(shù)，形成一根虛擬天線或者波束，2個(gè)波束間構(gòu)成空間分集或者空間復(fù)用。

　�。�5） 循環(huán)延遲分集技術(shù)

　　循環(huán)延遲分集（CDD）是正交頻分復(fù)用（OFDM）［10］技術(shù)中常用的一種多天線發(fā)送分集方案，他在各個(gè)物理天線上發(fā)送相同的頻域數(shù)據(jù)，并對(duì)時(shí)域的OFDM符號(hào)進(jìn)行不同的循環(huán)延遲，以此來(lái)獲得頻域分集增益。其發(fā)送端如圖4所示，時(shí)域數(shù)據(jù)流S1在各物理天線上分別進(jìn)行循環(huán)延遲δi后再發(fā)送出去。其中，δi為循環(huán)延遲量，i=1，2，3，4，δ1一般為0。經(jīng)過(guò)CDD處理后，整個(gè)天線陣列在接收端看來(lái)，也相當(dāng)于一根虛擬天線。

　�。�6） CDD +MIMO 技術(shù)

　　由于CDD技術(shù)在同一時(shí)刻只發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)流，當(dāng)信道條件比較好時(shí)，可以跟MIMO技術(shù)相結(jié)合來(lái)提升傳輸速率［11-12］�？臻g分集與循環(huán)延遲分集的結(jié)合，稱為空間分集循環(huán)延遲分集（SD＋CDD）；而空間復(fù)用與循環(huán)延遲分集的結(jié)合，稱為空間復(fù)用循環(huán)延遲分集（SM＋CDD）。其中的一種實(shí)現(xiàn)方案如圖5所示，發(fā)送端的4根物理天線被分成2個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列做CDD處理，形成一根虛擬天線。