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MIMO技术能够在不增加额外带宽的情况下,显著提高信道容量,满足下一代移动通信的高速传输要求;其空时编码技术能够提供分集增益和编码增益,保证了数据传输的稳定性。智能天线技术能够将同一时域、频域和码域的用户区分开,减少接收端的多址干扰,增加小区用户容量;其波束形成技术又能够对不同用户提供不同的窄带波束,让用户只接收自己需要的有用信号,提高了通信质量并增加基站的覆盖范围。在频带资源日益匮乏的情况下,这两种技术对于未来移动通信的发展都至关重要,因此如何将这两种技术有效的结合使用成为研究的热点。
从原理上分析,MIMO的空时编码技术需要利用自然界无线传播环境中的独立多径信号来实现;而智能天线的波束形成技术则要求各个阵元接收信号的包络相同,即高度相关。两者从实现的角度来说,是相互矛盾的。针对这两种技术在空间分布两难的情况,为充分发挥MIMO带来的分集/编码增益和智能天线的阵列增益,本文给出一种采用分布式空间布局结构方法。该方法在MIMO技术基础上增添智能天线波束形成技术,弥补了MIMO技术在空间相关性时的性能损失,使得对天线阵的设计更小型化。
本论文主要进行以下三个方面的研究:第一,从信道容量和系统误码率两个方面,对MIMO技术在空间相关与非相关情况下进行对比,突出MIMO技术在具有空间相关时性能的损失。第二,从上行波达角估计和下行波束形成两个方面,对智能天线技术在阵元相关性高和低两种情况下进行对比,突出智能天线技术在相关性较低情况下性能的损失。第三,总结两种技术在空间上的矛盾性并分析两者结合的可行性,然后给出一种分布式空间融合方法,分别从信道容量、系统误码率、基站覆盖范围、小区容量以及天线阵空间体积五个方面与常规的MIMO和智能天线技术进行对比,突出了融合方法的性能优势和空间优势,并且使多天线阵小型化设计成为可能。