多天线设备空间射频辐射特性测量方法研究系列 LTE设备空间多径信道下天线性能研究

多天线技术作为LTE设备的关键技术,需要合理的方法评估其性能。从空间多径信道角度出发,分析其被测设备的天线方向图在不同信道模型中的性能,在多簇信道模型和单簇信道模型的场景下比较并区分不同接收天线特性的能力。     

多天线暗室信道验证测量研究

多天线全电波暗室法是主流的多天线终端接收性能测量方法.为保证系统测量结果的有效性,需要对暗室内所模拟的多输入多输出信道模型进行验证测量.典型的多输入多输出信道模型包含时域、频域、空域、极化四个维度特征.文章针对上述四个维度中的关键参数:功率延迟分布、多普勒频展、空间相关性以及交叉极化比,研究分析了模型验证测量方法.基于分析结果,针对一个配置了八探头的多探头暗室内所模拟的城区微小区信道模型进行了实际测试,其四项验证指标结果与理论模型基本吻合.     

机载螺旋天线辐射特性的研究

本文用螺旋的半圆近似法计算了阿基米德螺旋天线的辐射场。应用几何绕射理论（ＧＴＤ）导出了机载螺旋天线辐射场的计算公式。计算结果与实测结果进行了比较，两者吻合较好。     

MIMOOTA测试系统的校准和验证

从MIMO的特性出发,在全电波暗室内利用多天线探头测量方法,实现了对多天线无线设备OTA的多径环境模拟。给出了OTA多径信道模拟器的校准要求,以及验证测试环境可靠性的方法,满足了设计要求。     

方环等离子体天线的阻抗与辐射特性

通过参照金属环天线的构造,自行研制了方环等离子体天线,并借鉴金属天线的测量方法,建立等离子体天线测试系统,对该天线的阻抗特性、辐射特性进行了实验研究.发现,输入电阻在160～350MHz都靠近50Ω,电抗接近0,驻波比低于2,具有非常宽的带宽.而且在频率较低的情况下该天线的增益和与之构造相同的方环金属天线接近.在200MHz试验频率下方环等离子体天线具有较高的方向性.     

多波束复合天线的理论分析

由圆弧馈电阵与抛物环面反射体构成的多波束复合天线系统具有抛物面天线的聚集特性和球面天线的宽角多波束能力，可机扫也可电扫，扫描波束在空间保持其增益不变，通过建模分析，运用面电流法计算天线系统远场辐射特性，与实际模型测试结果对比，证明分析和建模公式的正确性，本分析为工程设计提供了有指导意义的结果，可供设计相同类型天线借用。     

有限磁场中等离子体通道天线的辐射特性分析

为了弥补现有高功率微波武器辐射天线的不足,提出了等离子体通道天线(PCA),研究了该天线的辐射特性.根据PCA的工作原理,将PCA等效为电子在横向旋转、轴向漂移的均匀冷磁化等离子体束,且认为该等离子体束的横截面为沿轴向不改变的圆形;推导出了一般性天线的辐射方向函数;结合麦克斯韦方程和本构关系,得出了PCA的色散方程,求出PCA的表面波波矢.重点讨论了PCA的辐射特性随等离子体密度、天线长度、半径及纵向速度的变化,得出一些有益的结论,为PCA的实现打下坚实的理论基础.     

毫米波扩展半球透镜／物镜天线系统辐射特性分析

采用射线追踪和场积分的方法分析了扩展半球透镜／物镜天线系统的辐射特性，给出了计算结果，表明该系统具有良好的辐射特性。通过改变扩展半球透镜的扩展长度，可以实现集成电路与各种准光系统的耦合，具有很强的实用价值。     

多径衰落下多天线CDMA系统信道容量研究

该文对准静态Rayleigh衰落下MIMO-CDMA系统信道容量进行了研究,分析了扩频码为Walsh函数,基于多码检测的极大似然检测器(MLD)和解相关检测器的性能,并和MMSE多用户检测器(MUD)进行了比较;分析了对不同检测器在一定的信噪比下系统天线数目和信道容量的关系。仿真结果表明：在相同的情况下,基于Walsh码CDMA系统容量按MUD、干扰方差已知的MLD,干扰方差未知的MLD和解相关检测器递减,并且后面的3种检测器在大信噪比的时候均有渐进的平台效应;在信噪比较大且一定时,CDMA系统信道容量与天线数目呈线性关系。     

3G LTE空间信道模型的三维修正及容量分析

空间信道模型SCM(Spatial Channel Model)是3GPP用于LTE系统仿真的MIMO二维信道模型。本文在SCM模型的基础上,综合考虑基站端和移动台端电波的离开角和到达角的三维特性,给出了三维MIMO信道模型的信道参数描述,提升了信道建模的准确度,并推导出该信道模型下包含极化特性的MIMO信道系数表达式。同时探究了天线间距、水平角扩展、俯仰角扩展等对MIMO信道空时相关性的影响。研究结果显示,随着俯仰角扩展从0°到60°增大,散射环境越来越强,信号在空间的色散度越高,不同天线单元接收到的信号之间的相关性越小,信道容量将会越大。     

MIMO技术在WLAN非标准频宽下的应用

MIMO多天线技术能够在不增加带宽和功率的情况下成倍地提高无线通信速率和频谱效率,是当前的热点技术之一.本文首先分析推导了单用户和多用户MIMO系统的信道容量,接着论证了系统使用多天线技术后带来的多种性能增益.文章在最后说明了MIMO技术在WLAN中的应用方案和效果,通过对比测试有无MIMO技术在非标准频宽下的吞吐量,例证在双频无线自组网中的应用,指出了MIMO是提高频谱利用率的一有效手段.     

多天线技术在移动数字电视中的应用

随着新业务的发展,移动数字电视系统所承载的数据量也越来越大,因此如何在有限的带宽内增大信道容量成为人们关注的焦点。本文在分析大城市无线传输环境的基础上,提出在移动数字电视中使用多天线（MIMO）技术能够显著地增加信道容量,并通过仿真进行了验证。     

估计误差下多天线选择系统的性能分析

文中主要分析了信道估计存在误差时多天线选择（AS）系统的性能,推导出了系统误符号率（SER）性能表达式。仿真结果表明,随着信噪比增大,理论分析结果无限趋近系统实际性能。数值分析结果同样表明,天线选择系统的主要优势在信道估计误差下依然存在,即在实际使用天线不变的情况下增加可用天线数目依然可以提高系统的分集度。     

一种LTE信号辅助的导航信号多径消除算法

对于城市环境中的高精度单频GNSS接收机而言,若考虑误差预报处理已抵消电离层误差,则地面传播环境所导致的多径效应将成为系统误差的主要因素。基于现有蜂窝通信的高分辨率信道估计结果,针对电波传播的幅度、相位、多普勒等特征提取信道响应函数,在极小误差范围内提供至L波段信号的线性特征映射。相关仿真结果和实测定点化测试结果表明,所提出的算法在不提高GNSS接收机算法复杂度的前提下,可有效降低GNSS信号的多径搜索范围,在高分辨率信道特征支撑下有效分离多径并提高处理能力。     

受比吸收率约束的多天线传输方案

以比吸收率为约束条件、设备总速率最大化为目标,提出一种适用于多天线上行传输的预编码设计方案。该方案在提高频谱效率的同时,兼顾了比吸收率对传输功率的影响,从而将比吸收率约束提前到产品设计和优化之中,减少了后期对比吸收率的评估依赖。通过仿真结果表明,这种算法不仅保证了比吸收率在最大允许范围内,而且还大大提升了设备性能。     

Performance tradeoffs among low‐complexity detection algorithms for MIMO‐LTE receivers

The upcoming Third‐Generation Partnership Project—Long‐Term Evolution (3GPP‐LTE) cellular standard will employ spatial multiplexing to significantly increase the data rates. Detection of the spatially multiplexed signals is an essential issue in the design of an LTE receiver. In this paper, we evaluate the performance–complexity tradeoffs for a set of low‐complexity multiple input multiple output (MIMO) detection algorithms in a realistic LTE downlink system. Specifically, antenna correlation and channel estimation errors have been considered for a practical MIMO‐LTE receiver. An LTE downlink model has been implemented in order to evaluate three types of detectors: linear, unsorted successive interference cancellation (SIC), and ordered SIC. Our simulation results show that the unsorted SIC detectors present a very poor performance–complexity tradeoff. Besides, linear detectors are shown to be the best candidates as the performance improvement for the ordered SIC detectors is not significant in a realistic scenario. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.