MIMO天线3种技术及应用场景分析
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BLAST算法是贝尔实验室提出的一种有效的空时处理算法，目前已广泛应用于MIMO系统中。BLAST算法分为D-BLAST算法和V-BLAST算法。
D-BLAST算法是由贝尔实验室的G.J.Foschini于1996年提出的。对于D-BLAST算法，原始数据被分为若干子数据流，每个子流独立进行编码，而且被循环分配到不同的发射天线。D-BLAST的好处是每个子流的数据都可以通过不同的空间路径到达接收端，从而提高了链路的可靠性，但其复杂度太大，难以实际使用。
1998年G.D.Golden和G.J.Foschini提出了改进的V-BLAST算法，该算法不再对所有接收到的信号同时解码，而是先对最强信号进行解码，然后在接收信号中减去最强信号，再对剩余信号中最强信号进行解码，再次减去，如此循环，直到所有信号都被解出。
2002年10月，世界上第一个BLAST芯片在贝尔实验室问世，这标志着MIMO技术走向商用的开始。
1.3 波束成型技术
波束成型技术又称为智能天线，通过对多个天线输出信号的相关性进行相位加权，使信号在某个方向形成同相叠加，在其他方向形成相位抵消，从而实现信号的增益。
当系统发射端能够获取信道状态信息时(如TDD系统)，系统会根据信道状态调整每个天线发射信号的相位(数据相同)，以保证在目标方向达到最大的增益;当系统发射端不知道信道状态时，可以采用随机波束成形方法实现多用户分集。
空间复用能最大化MIMO系统的平均发射速率，但只能获得有限的分集增益，在信噪比较小时使用，可能无法使用高阶调制方式(如16QAM等)。
无线信号在密集城区、室内覆盖等环境中会频繁反射，使得多个空间信道之间的衰落特性更加独立，从而使得空间复用的效果更加明显。
无线信号在市郊、农村地区，多径分量少，各空间信道之间的相关性较大，因此空间复用的效果要差许多。
对发射信号进行空时编码可以获得额外的分集增益和编码增益，从而可以在信噪比相对较小的无线环境下使用高阶调制方式，但无法获取空间并行信道带来的速率红利。空时编码技术在无线相关性较大的场合也能很好地发挥效能。
因此，在MIMO的实际使用中，空间复用技术往往和空时编码结合使用。当信道处于理想状态或信道间相关性小时，发射端采用空间复用的发射方案，例如密集城区、室内覆盖等场景;当信道间相关性大时，采用空时编码的发射方案，例如市郊、农村地区。这也是3GPP在FDD系统中推荐的方式。
波束成型技术在能够获取信道状态信息时，可以实现较好的信号增益及干扰抑制，因此比较适合TDD系统。
依据文献[4]，波束成型技术不适合密集城区、室内覆盖等环境，由于反射的原因，一方面接收端会收到太多路径的信号，导致相位叠加的效果不佳;另一方面，大量的多径信号会导致DOA信息估算困难。
3 二重接收分集技术的数据速率提升作用
3G(WCDMA)室内空间二重分集接收的实测数据速率，也可说明多天线作用。室内分布空间二重分集接收如图4所示。
从表1可看出室内覆盖，二重分集接收速率提升2倍以上。
相关的规划设计人员应该思考在大楼内建3G基站，该花的钱，如基站主设备、物业、管道、基房、配套电源及空调等等加起来恐怕不会少于10万元，但仅仅缺少一路主馈线(200 m 0.6万元)不能用于分集(注意，原2天线1~2之间8 m没有分集)，现改为分集，使得系统数据容量翻倍。
4 不强不弱的均匀信号覆盖对数据速率的影响
在3G/4G技术中，MIMO技术理论上为数据实现高阶调制，但是在实际覆盖区内信号太强或太弱都不可能实现数据高阶调制，只有不强不弱的均匀信号才能采用数据高阶调制，从而得到数据速率的提升。
4.1 泰尔实验室实测数据[5]
泰尔实验室实测WLAN(OFDM)数据速率与场强关系见表2。
4.2 A8 Super Wi-Fi设备性能
京信公司无线传输与接入事业部提供的A8 Super Wi-Fi设备性能见表3。
实际工程为了90%无线覆盖区可接入系统，应有8dB阴影衰落储备，因此其覆盖电平对应数据速率应如表3所示。
4.3 结论
从表2和表3可看出当接收机输入电平为-82dBm时，数据速率仅为6 Mbit/s，当接收机输入电平为-65dBm时，数据速率达到54 Mbit/s，数据速率提升9倍，说明未来LTE基站边界电平应取-75dBm，而不是2G时代的-85dBm。
5 未来MIMO天线建设模式
将可能有2种天线建设模式：即2G/3G时代的宏基站天线建设模式和分布式天线建设模式。
5.1 宏基站天线建设模式
宏基站天线建设模式如图5所示，将MIMO天线放在3扇区中心的30 m高塔上。图6示出的是宏基站覆盖信号电平分布示意图。
5.2 分布式天线建设模式
图7示出的是文献[3]给出的建设模式。图7中1+6个近远端覆盖范围等于1个宏基站覆盖范围。覆盖区内采取小功率、多天线的模式进行覆盖。天线挂高不宜过高(8m左右);室外天线口功率为15~30dBm;市区天线覆盖半径在150 m以内。
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