為了提高系統(tǒng)容量,下一代的無(wú)線(xiàn)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)采用MIMO技術(shù),即在基站端放置多個(gè)天線(xiàn),在移動(dòng)臺(tái)也放置多個(gè)天線(xiàn),基站和移動(dòng)臺(tái)之間形成MIMO通信鏈路。應(yīng)用MIMO技術(shù)的無(wú)線(xiàn)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)從基站端的多天線(xiàn)放置方法上可以分為兩大類(lèi):一類(lèi)是多個(gè)基站天線(xiàn)集中排列形成天線(xiàn)陣列,放置于覆蓋小區(qū),這一類(lèi)可以稱(chēng)為集中式MIMO;另一類(lèi)是基站的多個(gè)天線(xiàn)分散放置在覆蓋小區(qū),可以稱(chēng)為分布式MIMO。
MIMO技術(shù)可以比較簡(jiǎn)單地直接應(yīng)用于傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),將基站的單天線(xiàn)換為多個(gè)天線(xiàn)構(gòu)成的天線(xiàn)陣列;就ㄟ^(guò)天線(xiàn)陣列與小區(qū)內(nèi)的具有多個(gè)天線(xiàn)的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行MIMO通信。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看,這樣的MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)的單入單出(SISO)蜂窩通信系統(tǒng)相比并沒(méi)有根本的區(qū)別。
傳統(tǒng)的分布式天線(xiàn)系統(tǒng)可以克服大尺度衰落和陰影衰落造成的信道路徑損耗,能夠在小區(qū)內(nèi)形成良好的系統(tǒng)覆蓋,解決小區(qū)內(nèi)的通信死角,提高通信服務(wù)質(zhì)量。最近在MIMO技術(shù)的研究中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的分布式天線(xiàn)系統(tǒng)與MIMO技術(shù)相結(jié)合可以提高系統(tǒng)容量,這種新的分布式MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——分布式無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)(DWCS)[8]成為MIMO技術(shù)的重要研究熱點(diǎn)。
在采用分布式MIMO的DWCS系統(tǒng)中,分散在小區(qū)內(nèi)的多個(gè)天線(xiàn)通過(guò)光纖和基站處理器相連接。具有多天線(xiàn)的移動(dòng)臺(tái)和分散在附近的基站天線(xiàn)進(jìn)行通信,與基站建立了MIMO通信鏈路。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅具備了傳統(tǒng)的分布式天線(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),減少了路徑損耗,克服了陰影效應(yīng),同時(shí)還通過(guò)MIMO技術(shù)顯著提高了信道容量。與集中式MIMO相比,DWCS的基站天線(xiàn)之間距離較遠(yuǎn),不同天線(xiàn)與移動(dòng)臺(tái)之間形成的信道衰落可以看作完全不相關(guān),信道容量更大?傮w上說(shuō),分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量更大,系統(tǒng)功耗更小,系統(tǒng)覆蓋性能更好,系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性和靈活性。
分布式MIMO的DWCS系統(tǒng)也帶來(lái)了一些新問(wèn)題。移動(dòng)臺(tái)和小區(qū)內(nèi)鄰近的天線(xiàn)建立的MIMO鏈路,由于基站不同天線(xiàn)的位置不同,它們距離移動(dòng)臺(tái)的距離不同,使得基站端的多個(gè)天線(xiàn)的信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的延時(shí)也不同,因此帶來(lái)新的研究問(wèn)題。目前在這方面研究較多的是進(jìn)行容量分析。除此之外的研究?jī)?nèi)容還包括:具體的同步技術(shù)、信道估計(jì)、天線(xiàn)選擇、發(fā)射方案、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)等,這些問(wèn)題有待深入研究。
MIMO技術(shù)已經(jīng)成為無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,通過(guò)近幾年的持續(xù)發(fā)展,MIMO技術(shù)將越來(lái)越多地應(yīng)用于各種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。在無(wú)線(xiàn)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)方面,第3代移動(dòng)通信合作計(jì)劃(3GPP)已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)中加入了MIMO技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容,B3G和4G的系統(tǒng)中也將應(yīng)用MIMO技術(shù)。在無(wú)線(xiàn)寬帶接入系統(tǒng)中,正在制訂中的802.16e、802.11n和802.20等標(biāo)準(zhǔn)也采用了MIMO技術(shù)。在其他無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)研究中,如超寬帶(UWB)系統(tǒng)、感知無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)(CR),都在考慮應(yīng)用MIMO技術(shù)。
隨著使用天線(xiàn)數(shù)目的增加,MIMO技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大幅度增高,從而限制了天線(xiàn)的使用數(shù)目,不能充分發(fā)揮MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。目前,如何在保證一定的系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上降低MIMO技術(shù)的算法復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,成為業(yè)界面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。