WIMAX系统中的多天线技术及应用

BLAST结构最大程度上发掘了频谱效率，但是一般需要接收天线数目大于或等于传输天线数目，而这一点在下行链路难以实现,另外因为使用不同的链路传输独立的信号，那么如果一条链路被损坏，那么将面对不可挽回的错误。
　　
2.2.3 分集与复用相结合
　
空时发射分集能获得额外的分集增益和编码增益，但不能提高数据速率,空间复用虽然能最大化MIMO系统的平均发射速率，但只能获得有限的分集增益。将空时发射分集和空间复用相结合的方案既能提供分集增益又可以提高系统容量，从而得到高频谱效率和传输质量的良好折衷，但是处理起来比单独使用分集或复用要复杂一些。
　　
2.2.4 智能MIMO
　　
移动WiMAX还支持各种MIMO模式之间的自适应MIMO转换(AMS)，这也叫做智能MIMO。如图1所示。智能MIMO根据信道条件，选择合适的MIMO模式，在不降低覆盖范围的情况下提高频谱利用率。采用智能MIMO方式，可以克服不同场景带来的不确定性，使MIMO技术具有更广泛的应用场景。如对于同网络下的不同终端，其天线数目可能是不同的，因而若在同一小区采用相同的MIMO传输方法，难以达到优化设计目标。此外，用户经历的衰落也是不一样的，自适应选择不同MIMO技术以适应信道变化，可以优化系统性能。为支持自适应MIMO模式选择，发射端需要得到更多的包括信道或权重的反馈信息。

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对于未来移动通信系统而言，如何能够在非视距和恶劣信道下保证高服务质量(QoS)是一个关键问题，也是移动通信领域的研究重点。对于单输入单输出(SISO)系统，如果要满足上述要求就需要较多的频谱资源和复杂的编码调制技术，而频谱资源的有限和移动终端的特性都制约着SISO系统的发展，所以MIMO是未来移动通信的关键技术。MIMO技术主要有两种表现形式，即空间复用和空时编码。这两种形式在WiMAX中都得到了应用。WiMAX还给出了同时使用空间复用和空时编码的形式，支持MIMO是协议中的一种可选方案。
　　
2.3 AAS和MIMO的比较
　　
AAS和MIMO都是802.16协议中提到的WiMAX的多天线技术，但其工作原理和应用场景却不尽相同，下面对这两种技术加以比较。
　　
(1)系统容量
　　
AAS和MIMO都是利用多天线来增强传输信号，获得相比于单天线而言额外的系统容量。AAS产生单个的能量非常集中的波束，从理论上讲，系统的容量随波束强度呈对数增长关系。在WiMAX系统中，对基本的SISO配置，基站的吞吐量为25 Mb/s，4阵元AAS相比SISO能提高吞吐量50%而达到33 Mb/s，8阵元AAS吞吐量能达到38 Mb/s，而MIMO系统的容量随天线数目线性增长，2×2 MIMO系统的容量是SISO系统的2倍，4×4 MIMO系统的容量是2×2系统的2倍。因此MIMO比AAS能获得更大的系统容量。
　　
(2)移动性
　
802.16e相比于802.16d最大的改进之一便是支持移动环境，AAS是靠对信道准确可靠地估计来获得波束形成的权值。在移动环境下信道变化很快，信道估计将变得很复杂，如在带宽3.5 GHz、终端移动速率30 km/s的系统中，每毫秒需要做一次信道估计才能保证性能，系统开销很大。因此在高速移动环境，AAS几乎无法工作。而MIMO在发送端可以不需要信道信息，能够适用于移动的环境。
　　
(3)其他

由于AAS需要信道信息，所以在一定程度上限定了其工作模式必须是TDD，而MIMO无论在TDD还是在FDD模式下都可以正常使用。MIMO可以和正交频分复用(OFDM)技术相结合来达到更好的性能，这也是未来移动通信技术的趋势之一。
　　
MIMO技术非常适合城市范围内多径环境下的无线信号处理，包括提供空间分集以及多路信道并行传输，是提高WiMAX系统覆盖范围及吞吐量的合适技术。自适应天线则有利于提高基站与运动物体的方向性空间增益以及对干扰信号的方向性抑制。不过，在城市多径弥散的环境中，MIMO可能将会更受设备开发商的欢迎。所以说，MIMO技术更能适合WIMAX发展的需要，在WiMAX系统中必须要支持基本的MIMO工作机制才能和其他的技术兼容，才能使WiMAX更具有竞争力。
　　
3 结束语
　　
随着多媒体业务不断地推陈出新，无线接入技术正呈现高带宽和IP化的趋势，游牧和移动宽带接入将成为未来通信市场化的重要需求。WiMAX是为这一需求专门发展的宽带无线接入技术，性能优，效率高，成本低，通过灵活的体制配置可以满足各种应用场景的要求。
　　
面对当前竞争激烈的无线通信市场，WiMAX要想站稳脚步就必须采用先进的技术，在保持自己大容量、广覆盖、非视距传输和标准统一等优势的同时，快速地将现有技术优势转化为产品优势、扩大商用规模。在WiMAX的关键技术中，AAS和MIMO等多天线技术因能大大提高无线通信系统的能力而成为众多WiMAX厂商关注的热点之一。需要根据不同的场景选择合适的多天线技术，使系统的性能达到最优。同时更要关注多天线技术实际应用的成本，以及和其他技术(如OFDM、OFDM等)的结合，使WiMAX面对长期演进(LTE)和无线接口演进(AIE)的竞争能够异军突起，成为真正解决最后一公里接入方式的最佳无线宽带接入技术。
　　
4 参考文献

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