无线信道仿真技术应对mimo新挑战

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1、无线信道仿真技术应对MIMO新挑战摘要：随着无线技术的发展，通信容量和多路通信逐渐对无线信道的性能提出更高的要求，在这样的情况下，无线信道仿真技术在无线标准开发中扮演了越来越重要的角色，本文探讨了无线信道仿真技术的最新进展。无线技术的发展，在快速提升传输能力的同时，频谱利用率也在不断增加。新一代移动通信（B3G/4G，）将可以提供高达100Mbit/s甚至更高的数据传输速率，在有限的频谱上实现通信的高速率、大容量和高质量，这对无线技术开发提出了更多的要求，智能天线技术获得了广泛的应用。智能天线与无线信道仿

2、真智能天线原名自适应天线阵列(AAA，AdaptiveAntennaArray)。最初的智能天线技术主要用于雷达、抗干扰通信、定位及军事通信方面等，完成空间滤波和定位功能。智能天线系统在无线链路的发射端和/或接收端带有多根天线，为了利用移动无线信道的空间特征，智能天线系统中的信号都进行了自适应处理。根据信号处理是位于通信链路的发射端还是接收端，智能天线技术被定义为多入单出(MISO，MultipleInputSingleOutput)、单入多出(SIMO，SingleInputMultipleOutput

3、)和多入多出(MIMO，MultipleInputMultipleOutput)，具体结构如图1。其中MIMO技术充分开发了无线信道的空间特性，利用空间维数可以增加无线网络的容量，可以在不增加频谱资源和发射功率的情况下，大幅度地提高频带利用率、系统容量和业务的可靠性。现在，MIMO技术已经被3GPP的高速下行分组接入技术（HSDPA）、无线局域网（WLAN）IEEE802.11和无线城域网（WMAN）IEEE802.16标准所采用。图1智能天线结构示意图TD-SCDMA作为中国自主开发的标准，给了中国无线

4、产业链企业一个成长壮大，追赶西方技术潮流的机遇，而标准的开发和商用，离不开出色的测试技术保障。MIMO技术的盛行，对无线测试提出了新的挑战，安捷伦中国通信产品中心市场经理MarioNarduzzi谈到，B3G时代无线网络测试需要面对的是智能天线为主的多天线技术，对抗多径问题的同时需要提高信号吞吐量，特别是MIMO需要对真实信道的场景进行测试，这其中的难点就在于模拟MIMO测试的场景真实性，同时MIMO信号的配置也非常重要。要模拟测试场景的真实性，必然需要高可靠性的无线信道仿真技术。现有和未来的无线通信系统

5、需要实现高数据率，高可靠性，高度稳定的服务质量，高频谱效率和高速移动性。充分理解无线信道并考虑其特性已经成为无线产品设计中至关紧要的因素。无线系统和产品研发工程师都知道一旦工作与无线信道有关就会变得麻烦起来，因为信道并不在实验室中，而且随时间、地点和地理条件变化。信道仿真仪把无各类无线信道环境带到工程师的实验室中，使他们能够考虑多径衰落，信道相关性，噪声与干扰等因素带来的影响。因此如今的产品性能测试、一致性测试和同类产品比较测试都需要考虑无线信道的影响，信道仿真仪市场正在不断增长，而且其增长率高于测试与测

6、量市场的平均值。这反映了无线通信系统的趋势是越来越复杂的技术综合。无线通信技术发展迅猛，信道仿真技术必须发展得更快。一般说来，信道仿真仪属于测试测量范畴，其性能必须大大优于被测设备的性能。信道仿真仪结合了多种技术，如高性能DSP，高质量的RF设计，大量的嵌入式软件和友好的人机交互界面等等，其复杂程度极高。MIMO信道模型的发展任何无线通信系统的标准都需要指定一个信道模型作为性能评估和比较的基础，而该模型必须充分体现出目标应用信道的各种特性。由于MIMO技术优势是建立在空间特性的利用上，所以MIMO的信道模

7、型必须充分模拟信道的各种空间特性。在早期MIMO信道模型研究中，为简化分析，通常假设天线阵列周围存在大量散射物，且天线元间距大于半波长，不同天线的信道衰落是不相关的。在仿真中通常利用3GPP中的TU信道来模拟MIMO信道，各个TU信道是独立产生，相互之间独立，即相关系数为零随着MIMO信道研究的发展和趋于成熟，人们发现随着MIMO信道相关性逐渐增强，MIMO信道的容量将急剧下降。当信道存在相关性时，早期部分将MIMO技术研究成果应用于无线通信系统中时，性能将急剧降低甚至于不能正常工作，而在现实环境中具有相

8、关性或相关性强的MIMO信道环境又大量存在，所以在MIMO信道的研究中要考虑建立接近实际信道环境的MIMO信道模型。下面简要介绍在3G以及B3G/4G系统中采用的MIMO信道模型。3GPP在TR25.996中提出的SCM信道模型是为载频2GHz、带宽5MHz系统设计的，它是基于散射随机假设建立的信道模型，基本原理是利用通过统计得到的信道特性，如时延扩展、角度扩展等来得到信道系数并通过在公式中引入天线间距得到信道之间的相关性。主