_13第8章软件无线电天线（2）.pptx

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1、知识缝制铠甲知识缝制铠甲 将来披甲上阵将来披甲上阵软件无线电天线软件无线电天线关注关注天线自天线自身理论发展身理论发展关注信号处关注信号处理理论发展理理论发展超宽带天线超宽带天线可重配置天线可重配置天线可重构天线可重构天线阵列阵列智能天线智能天线MIMOd无线无线信道信道空时编码空时编码MIMO与智能天线的差异与智能天线的差异MIMO原理原理理解MIMO与智能天线的区别掌握MIMO原理了解空时编码技术智智能能天天线线层层设问层层设问质疑解疑质疑解疑信道信道利用率低利用率低提提出出问问题题信号受信号受衰落影响衰落影响MIMO“问题剖析式问题剖析式”教学法教学法反馈控制反馈控制数字数字信号信号处理

2、处理发射机发射机反射反射反射反射散射散射散射散射接收机接收机05001000150020002500300035004000-2-101205001000150020002500300035004000-4-20240510152025303540455010-610-510-410-310-210-1100信噪比（信噪比（dB）误码率误码率10dB50dB针对频率非选择性信道针对频率非选择性信道 针对频率选择性信道针对频率选择性信道 针对码间串扰针对码间串扰 针对基带后处理针对基带后处理 抗衰落抗衰落技术技术分集接收分集接收（频率非选（频率非选择性信道）择性信道）Rake接收接收（频率选择（

3、频率选择性信道）性信道）均衡技术均衡技术（码间串扰）（码间串扰）信道编码信道编码（基带后处（基带后处理）理）分集方式分集方式微分集微分集空间分集空间分集极化分集极化分集宏分集宏分集角度分集角度分集接收信号是接收信号是Nr1的矢量，即的矢量，即12( )( ),( ),.,( )( )rTNu tu t u tutHsn t 1,2,.rTNHh hh 12( )( ),( ),.,( )rTNn tn t n tnt 在接收端进行合并处理，每个阵元的输出与相应的复权在接收端进行合并处理，每个阵元的输出与相应的复权系数相乘并相加得到阵列的输出系数相乘并相加得到阵列的输出：( )( )Tv tw

4、u t 12,.,TMww ww 根据权值的选择，有三种基本的合并方式：最大比合并、根据权值的选择，有三种基本的合并方式：最大比合并、选择合并、等增益合并选择合并、等增益合并最大比合并最大比合并指权值按照每个支路信号幅度（或信噪比）正比选择指权值按照每个支路信号幅度（或信噪比）正比选择iijjwawa 选择合并选择合并是指选择幅度（或信噪比）最佳的某个是指选择幅度（或信噪比）最佳的某个i支路，而其它支路，而其它支路舍弃支路舍弃maxiaa 若若1;0ij iww 则则等增益合并等增益合并指所有支路加权系数相同指所有支路加权系数相同12.1Mwww 分集的分集的优势优势对于信道瞬时信噪比的恶化，

5、采用对于信道瞬时信噪比的恶化，采用中断概率中断概率参数描述参数描述。根据根据信道容量公式，有信道容量公式，有221log (|)CBhr定义中断概率为瞬时信噪比小于给定信噪比门限定义中断概率为瞬时信噪比小于给定信噪比门限rL的的概率，有概率，有011/()ILIrrrrroutageILIPP rredrer 如果能够使用如果能够使用M独立信道传输，则中断概率为：独立信道传输，则中断概率为：011/( ()()()ILIrrrrMMMroutageILIPP rredrer 误码率曲线也会转变为随信噪比的误码率曲线也会转变为随信噪比的M次幂线性下降次幂线性下降，这里这里M也称为也称为分集分集增

6、益增益或或分集阶分集阶数数。空间分集是为了提高空间分集是为了提高SNRh11h21hNr1h12h22h1Nth2NthNrNt ，接收的符号构成，接收的符号构成一个一个Nr1的矢量的矢量( )u t ( )s t 发射的符号构成一个发射的符号构成一个Nt1的矢量的矢量 12( )( ),( ),.,( )( )( )rTNu tu t u tutHs tn t trrt111NN 1N Nh.h.H.h.h 1( )( )( )tNjjiijiu th s tn t 1HHEOHQPDQOO P和和Q分别是分别是NrNr和和NtNt的酉矩阵的酉矩阵rHNPPI tHNQQI ( )( )(

7、)( )( )Hu tHs tn tPDQ s tn t( )( )( )HHHHP u tP PDQ s tP n t( )( )( )( )( )( )HHHu tP u tstQ s tn tP n t ( )( )( )u tDstn t 信道信道矩阵矩阵m个个并行信道并行信道可以看作是可以看作是无耦合的无耦合的“管道管道”，各个管道，各个管道使使用用同样的频带与时间，使信道利用率同样的频带与时间，使信道利用率大大大大增增强强。由于由于非非零零特征值的数目等于矩阵特征值的数目等于矩阵H的秩，秩的最大值为的秩，秩的最大值为max(H)min(,)rtrankNN 在理想情况下信道容量在理

8、想情况下信道容量C随随min (Nr,Nt)线性增长，线性增长，这个这个值值也称为也称为MIMO系统的系统的空间空间自由度自由度或或复用复用增益增益空间复用是为了提高空间复用是为了提高信道容量信道容量空间复用的空间复用的优势优势空时编码的优点：空时编码的优点：（1）克服克服多输入多输出信道的多输入多输出信道的衰落衰落；（2）减小减小信号传输的信号传输的误码误码；（3）起到）起到发射分集发射分集和和功率增益功率增益的作用；的作用；（4）无额外无额外增加信道增加信道带宽带宽。空时编码分类空时编码分类基于基于发射发射/ /接收接收分集技术分集技术基于基于空分复用空分复用技术技术1. 将输入数据每将输

9、入数据每k个分为一组个分为一组；2. 分组空时编码器通过传输矩阵将这分组空时编码器通过传输矩阵将这k个符号编为个符号编为Nt个长度为个长度为P的并行符号序列，这些序列通过的并行符号序列，这些序列通过Nt根天根天线在线在P个时间内发送出去，每根天线发送个时间内发送出去，每根天线发送P个符号。个符号。111212122212.s.ttttNNPNPNsssssSsss 空间天线（）时间0001 10*10 11 01rh sh snrh sh sn 在两个连续符号周期中接收的信号分别为在两个连续符号周期中接收的信号分别为010122*010001 110 11 0,2*20001 110 11 0

10、,(,)argmin( ,)( ,)argmin| ssssssdr h sh sdrh sh srh sh srh sh s采用最大似然算法测方法，对于接收到的采用最大似然算法测方法，对于接收到的r0和和r1，寻找使，寻找使距离度量最小的符号对距离度量最小的符号对01(,)ss 分层空时码最初由分层空时码最初由Bell实验室提出。实验室提出。这这类空时码是基于类空时码是基于空间复用空间复用技术。技术。空间复用空间复用技术技术，是是指在发射端发射相互指在发射端发射相互独立独立的信号的信号，接收接收端采用干扰抑制的方法进行解码，主要是端采用干扰抑制的方法进行解码，主要是为了为了提高提高系统的系统

11、的传输速率传输速率。路径独立路径独立分集分集复用复用提高信噪比提高信噪比SNR提高传输速率提高传输速率项目项目基本原理基本原理阵列结构阵列结构智能体现智能体现技术基础技术基础多天线应用多天线应用智能天线智能天线利用信号之间的利用信号之间的相关性相关性阵元间距必须为阵元间距必须为/2/2权系数的选择权系数的选择波束赋形波束赋形仅在发射或接收一仅在发射或接收一端采用多天线端采用多天线MIMO利用信号之间的利用信号之间的不相关性不相关性阵元间距必须为阵元间距必须为多个波长多个波长编码方式编码方式分集、空分复用分集、空分复用两端均可采用多天两端均可采用多天线线按基本原理阵元间距必须为阵元间距必须为/2阵元间距必须阵元间距必须为多个波长为多个波长扩展角度大扩展角度大多径丰富的多径丰富的城市等城市等平坦的郊区平坦的郊区乡村环境乡村环境角度扩展小角度扩展小且用户数少且用户数少1.请观察两路不同相恒包络单音频信号相加后出请观察两路不同相恒包络单音频信号相加后出现的包络变化。现的包络变化。2.请简述空间分集与空间复用的差异。请简述空间分集与空间复用的差异。谢谢 谢！谢！