《软件无线电原理与技术》课件_13 第8章 软件无线电天线（2）.pptx

软件无线电天线关注天线自身理论发展关注信号处理理论发展超宽带天线可重配置天线可重构天线阵列智能天线MIMO回顾

均匀直线阵????d??????????回顾

课堂设计教学内容无线信道空时编码MIMO与智能天线的差异★MIMO原理√

123理解MIMO与智能天线的区别掌握MIMO原理了解空时编码技术教学目标课堂设计

教学思路与方法智能天线解决问题层层设问质疑解疑信道利用率低提出问题信号受衰落影响MIMO课堂设计“问题剖析式”教学法

?????????反馈控制数字信号处理如何提高信道利用率？问题一智能天线的基本原理

发射机反射反射散射散射直射绕射接收机衰落

无衰落05001000150020002500300035004000-2-101205001000150020002500300035004000-4-2024有衰落信号的能量（幅度）随时间或距离发生变化的现象

信噪比（dB）误码率理想高斯信道条件下性能瑞利衰落信道条件下性能10dB50dB相差40dB如何降低衰落对信号的影响呢？问题二

针对频率非选择性信道针对频率选择性信道针对码间串扰针对基带后处理抗衰落技术分集接收（频率非选择性信道）Rake接收（频率选择性信道）均衡技术（码间串扰）信道编码（基带后处理）

什么是分集技术？

分集方式微分集空间分集极化分集宏分集角度分集

空间分集原理

接收信号是Nr×1的矢量，即空间分集原理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：

空间分集原理根据权值的选择，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）正比选择选择合并是指选择幅度（或信噪比）最佳的某个i支路，而其它支路舍弃

若则等增益合并指所有支路加权系数相同空间分集原理

空间分集原理分集的优势对于信道瞬时信噪比的恶化，采用中断概率参数描述。根据信道容量公式，有定义中断概率为瞬时信噪比小于给定信噪比门限rL的概率，有

空间分集原理如果能够使用M独立信道传输，则中断概率为：误码率曲线也会转变为随信噪比的M次幂线性下降，这里M也称为分集增益或分集阶数。空间分集是为了提高SNR

空分复用原理

，接收的符号构成一个Nr×1的矢量发射的符号构成一个Nt×1的矢量空分复用原理

空分复用原理P和Q分别是Nr×Nr和Nt×Nt的酉矩阵信道矩阵

空分复用原理

空分复用m个并行信道可以看作是无耦合的“管道”，各个管道使用同样的频带与时间，使信道利用率大大增强。由于非零特征值的数目等于矩阵H的秩，秩的最大值为在理想情况下信道容量C随min(Nr,Nt)线性增长，这个值也称为MIMO系统的空间自由度或复用增益空间复用是为了提高信道容量空间复用的优势

空分复用

空时编码的优点：（1）克服多输入多输出信道的衰落；（2）减小信号传输的误码；（3）起到发射分集和功率增益的作用；（4）无额外增加信道带宽。空时编码分类基于发射/接收分集技术基于空分复用技术空时编码

空时分组编码STBC将输入数据每k个分为一组；分组空时编码器通过传输矩阵将这k个符号编为Nt个长度为P的并行符号序列，这些序列通过Nt根天线在P个时间内发送出去，每根天线发送P个符号。

空时分组编码STBC

空时分组编码STBC在两个连续符号周期中接收的信号分别为采用最大似然算法测方法，对于接收到的r0和r1，寻找使距离度量最小的符号对

分层空时编码LSTC分层空时码最初由Bell实验室提出。这类空时码是基于空间复用技术。空间复用技术，是指在发射端发射相互独立的信号，接收端采用干扰抑制的方法进行解码，主要是为了提高系统的传输速率。路径独立分集复用提高信噪比SNR提高传输速率

分层空时编码LSTC

分层空时编码LSTC

分层空时编码LSTC

MIMO和智能天线的区别

项目基本原理阵列结构智能体现技术基础多天线应用智能天线利用信号之间的相关性阵元间距必须为λ/2权系数的选择波束赋形仅在发射或接收一端采用多天线MIMO利用信号之间的不相关性阵元间距必须为多个波长编码方式分集、空分复用两端均可采用多天线MIMO和智能天线的区别

利用信号之间的相关性利用信号之间的不相关性小结智能天线技术可重构多天线阵列按基本原理MIMO技术阵元间距必须为λ/2阵元间距必须为多个波长扩展角度大多径丰富的城市等平坦的郊区乡村环境角度扩展小且用户数少

作业题1.请观察