基于信道互易性的波束成形

1、基于信道互易性的波束成形基于信道互易性的波束成形姓名： 臧廣達(dá)3G網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（3rd-generation）聯(lián)通的WCDMA電信的CDMA2000移動(dòng)的TD-SCDMA“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”被ITU批準(zhǔn)的3G標(biāo)準(zhǔn)。Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access。頻譜利用率、頻率靈活性、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有多樣性及成本等方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。起步較晚，技術(shù)不夠成熟。TD系統(tǒng)有一個(gè)特點(diǎn)：存在信道互易性。 TD-SCDMATD-SCDMA由于采用時(shí)分雙工，在一定的相干時(shí)間內(nèi)，同一個(gè)頻帶上的上行和下行信道特性基本一致，稱作信道互易性。因此，基站根據(jù)接收信號(hào)

2、估計(jì)上行并轉(zhuǎn)置得到下行信道特性比較容易?；镜玫搅讼滦行诺佬畔⒅罂梢愿鶕?jù)波束賦形算法進(jìn)行預(yù)編碼。經(jīng)過波束賦形后可以“跟蹤”終端方位，并且可以“定向”發(fā)送信號(hào)，可以提高基站接收的靈敏度，降低上下行的干擾，因?yàn)榻档土松舷滦械母蓴_，因此有助于提升系統(tǒng)的容量。3G網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（3rd-generation）信道互易性信道互易性信道互易性由移動(dòng)端發(fā)往基站的上行信道可以表示為：由于基站有很高的計(jì)算能力，所以經(jīng)過信道估計(jì)之后可以估計(jì)出上行信道。1112121uuttuNNNN NhhhhhhULH 信道互易性信道互易性信道互易性在基站估計(jì)出來(lái)上行信道之后可以利用信道互易性得到下行信道：上行信道矩陣與下行信道

3、矩陣互為轉(zhuǎn)置。TDLULH= H智能天線智能天線智能天線原名取自應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、軍事方面完成空間濾波與定位功能的自適應(yīng)天線陣列，由天線陣列、波束成形網(wǎng)絡(luò)以及波束成形算法三部分構(gòu)成。用于更高效的利用無(wú)線頻譜，提高系統(tǒng)容量。利用天線陣列算法DOA（Direction of Arrival）能估計(jì)出信號(hào)到達(dá)方向，從而帶來(lái)很多的應(yīng)用方向。智能天線智能天線智能天線應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)，把無(wú)線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，使無(wú)線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效。天線陣模型天線陣模型均勻圓陣模型均勻線陣模型Text均勻線陣均勻線陣 ULAText均勻圓陣均勻圓陣 UCA天線陣模型天線陣模型陣列因子陣列因子Array

4、 FactorArray Factor：表征：表征遠(yuǎn)場(chǎng)輻射模型，記為遠(yuǎn)場(chǎng)輻射模型，記為( , )F 波束成形技術(shù)波束成形技術(shù)以均勻線陣為例以均勻線陣為例01(1)()00000sin()/ 2sin(/)(sinsin )sin()/ 2sin(/)(sinsin )Kj KHkF()w ()eKK dd0 時(shí)會(huì)獲得期望信號(hào)的最大幅度增益時(shí)會(huì)獲得期望信號(hào)的最大幅度增益波束成形技術(shù)波束成形技術(shù)15天線均勻圓陣UCA，期望方向Az=45，El=0，理想情況無(wú)互耦效應(yīng)天線陣方向圖天線陣方向圖天線陣方向圖天線陣方向圖信道互易性信道互易性-互耦效應(yīng)互耦效應(yīng)信道互易性假設(shè)上下行信道具有互易性，同時(shí)互耦矩陣

5、滿足對(duì)稱性，這樣發(fā)方可以利用上行信道狀態(tài)信息（CSI）通過波束成形算法制定出下行的發(fā)送信息策略，同時(shí)又能避免互耦效應(yīng)帶來(lái)的影響，在不增加反饋開銷下達(dá)到最優(yōu)的系統(tǒng)性能?；ヱ钚?yīng)互耦效應(yīng)互耦效應(yīng)在智能天線的陣列天線中，無(wú)論是均勻線性陣ULA還是均勻圓陣UCA，陣列中的陣元都會(huì)吸收陣列中其他陣元所輻射出的信號(hào)，這樣就產(chǎn)生了每個(gè)陣元的電流并不完全是由激勵(lì)源或者接收信號(hào)電場(chǎng)引起的問題，這就是互耦效應(yīng)帶來(lái)的影響?；ヱ钚?yīng)互耦效應(yīng)互耦效應(yīng)的表征：互耦矩陣（一般認(rèn)為是對(duì)稱陣）令等效的信道效應(yīng)仍然具有互易性，從而可以利用上行信道接收端通過導(dǎo)頻序列估計(jì)出系統(tǒng)等效上行信道響應(yīng)，然后基于信道互易性估計(jì)出系統(tǒng)等效下行信

6、道響應(yīng)。最后基于等效下行信道響應(yīng)進(jìn)行波束賦形算法的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)波束成形技術(shù)。( )( )nnULULULULyCHpN( )( )( )nnnTTDLULDLDLULDLDLy= HCWs+ N= (CH) Ws+ NeULH = CH信道互易性信道互易性信道互易性是TDD系統(tǒng)的一大特色1、功率控制要求降低?？梢杂帽容^簡(jiǎn)單和占用資源較少的開環(huán)功率控制，同時(shí)功率控制周期也可以增大。2、利用傳輸預(yù)處理技術(shù)降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。3、利于采用智能天線、發(fā)送分集等新技術(shù)改進(jìn)系統(tǒng)性能，同時(shí)可以采用簡(jiǎn)單的開環(huán)方式。FDD系統(tǒng)必須要用復(fù)雜的閉環(huán)方案，同時(shí)性能也不如TDD中的開環(huán)方式好。研究拓展智能天線的陣列處理一般假設(shè)不存在互耦效應(yīng)作為前提。而在實(shí)際情況下互耦效應(yīng)給陣列處理帶來(lái)的影響又是不可忽視的。我國(guó)自