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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線通信技術(shù)，是近期發(fā)展較快的熱點研究技術(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線通信系統(tǒng)成本的同時，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，下面將詳細介紹他們的原理和特點。
（1） 空間分集技術(shù)
空間分集是在空間引入信號冗余以達到分集的目的。如圖1中空間分集所示，發(fā)送端通過在兩根天線的兩個時刻發(fā)送正交的信息集合，從而獲得分集增益。
�。�2） 空間復用技術(shù)
空間復用是在每根天線上的同一時頻資源上，發(fā)送不同信息，以達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中空間復用所示。通常人們將空間分集和空間復用技術(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）是基于自適應天線原理，利用天線陣列通過先進的信號處理算法分別對各物理天線進行加權(quán)處理的一種技術(shù)。如圖2所示，發(fā)射端對數(shù)據(jù)流S1進行加權(quán)，并發(fā)送出去。在接收端看來，整個天線陣列相當于一根虛擬天線。通過加權(quán)處理后，天線陣列形成一個窄發(fā)射波束對準目標接收端，并在干擾接收端方向形成零點以減小干擾。
�。�4） MIMO+BF技術(shù)
由于BF技術(shù)在同一時刻只發(fā)射一個數(shù)據(jù)流，沒有復用增益。尤其是當信道質(zhì)量較好時，使用BF帶來的傳輸速率提升并不明顯。因此，為了進一步提高系統(tǒng)傳輸速率，可將BF技術(shù)與MIMO結(jié)合起來［8-9］�？臻g分集與波束賦形的結(jié)合，稱為空間分集波束賦形（SD＋BF）；而空間復用與波束賦形的結(jié)合，則稱為復用波束賦形（SM＋BF）。其中的一種實現(xiàn)方案如圖3所示。發(fā)送端的4根物理天線被分成2個子陣列，在每個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個波束間構(gòu)成空間分集或者空間復用。
�。�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，他在各個物理天線上發(fā)送相同的頻域數(shù)據(jù)，并對時域的OFDM符號進行不同的循環(huán)延遲，以此來獲得頻域分集增益。其發(fā)送端如圖4所示，時域數(shù)據(jù)流S1在各物理天線上分別進行循環(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CDD處理后，整個天線陣列在接收端看來，也相當于一根虛擬天線。
�。�6） CDD +MIMO 技術(shù)
由于CDD技術(shù)在同一時刻只發(fā)射一個數(shù)據(jù)流，當信道條件比較好時，可以跟MIMO技術(shù)相結(jié)合來提升傳輸速率［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）；而空間復用與循環(huán)延遲分集的結(jié)合，稱為空間復用循環(huán)延遲分集（SM＋CDD）。其中的一種實現(xiàn)方案如圖5所示，發(fā)送端的4根物理天線被分成2個子陣列，每個子陣列做CDD處理，形成一根虛擬天線。
