主天线和分集天线_多天线技术_多天线分集接收技术(3)

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（W）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。多天线分集接收技术

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。

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。

无线区域中心地理位置位于片区中心，射频拉远远端机以无线区域中心为圆心向各个方向拉远覆盖。

比较图6和图8可以发现：采用分布式天线建设模式可以得到不强不弱的信号覆盖，依据文献［3］和［5］，数据速率将提升3倍以上，因此，MIMO应采用分布式天线建设模式。采用当前3G的宏基站天线建设模式时，最大问题是覆盖区内信号电平分布极不均匀，信号功率按距离四次方衰减，覆盖区内有一半区域（信号电平为-75~-85dBm）不能提供高速率数据，此时需大量的中继拉远设备（无线或有线光纤拉远设备）来覆盖信号阴影区，才能保证95%区域信号电平达到-75dBm以上，否则会回到2G时代只能提供低速率数据。

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