智能天線外文翻譯--智能天線技術(shù)的未來(lái)無(wú)線系統(tǒng)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)（譯文）

1、中文 中文 8900 字 出處： 出處：Alexiou A, Haardt M. Smart antenna technologies for future wireless systems: trends and challenges[J]. IEEE Communications Magazine, 2004, 42(9):90-97.無(wú)線世界研究 世界研究論壇 論壇智能天 智能天線技術(shù)的未來(lái) 的未來(lái) 無(wú)線系統(tǒng)：趨勢(shì) 趨勢(shì)與挑

2、與挑戰(zhàn)ANGELIKI Alexiou 酒店， 酒店，貝爾實(shí)驗(yàn) 貝爾實(shí)驗(yàn)室，朗 室，朗訊科技 科技 馬丁·哈爾特，技 特，技術(shù)伊爾梅瑙大學(xué) 梅瑙大學(xué)抽象 抽象在未來(lái)的無(wú)線系統(tǒng)中智能天線技術(shù)的采用 對(duì)有 效地利用頻譜，確定成本的最小化，服務(wù)質(zhì)量的 優(yōu)化，以及實(shí)現(xiàn)透明的橫跨多技術(shù)的無(wú)線操作網(wǎng) 絡(luò)預(yù)計(jì)將有一個(gè)顯著的影響。然而，當(dāng)研究智能 天線技術(shù)時(shí)它的成功所依賴(lài)的兩個(gè)方面常常被 忽視未來(lái)的系統(tǒng)（自頂向下兼容）的智能天線功 能需要在設(shè)

3、計(jì)階段及早考慮第二，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的智 能天線技術(shù)的性能評(píng)價(jià)需要根據(jù)與未來(lái)系統(tǒng)要 求相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)來(lái)執(zhí)行。在這篇文章中首先給 出智能天線收發(fā)器架構(gòu)的好 處和最新進(jìn)展的概述。然后呈現(xiàn)了在未來(lái)系統(tǒng) 中智能天線最重要的發(fā)展趨勢(shì)，例如可配置不 同信道的傳播和在網(wǎng)絡(luò)條件下，跨層優(yōu)化，和 用戶(hù)的多樣性等挑戰(zhàn)例如設(shè)計(jì)一個(gè)合適的仿真 方法和對(duì)信道特性，干擾和實(shí)現(xiàn)損耗的精確建 模。最后，對(duì)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)的預(yù)測(cè)，以 及智能天線系統(tǒng)部署的預(yù)期財(cái)務(wù)影響進(jìn)行了討

4、論.介紹基于一個(gè)全新快速，可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò),功能支持的新 概念，一個(gè)真正的個(gè)人通信的發(fā)展空間將依賴(lài) 于下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)支持如高數(shù)據(jù)速 率，用戶(hù)的移動(dòng)性，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)條件，以 及若干無(wú)線接入技術(shù)的 融合，并以新的用戶(hù)為 中心提供靈活的服務(wù)的模式等功能，依托新的 資源，例如利用跨層和上下文信息新的挑戰(zhàn)需要考慮的某些有利的技術(shù)如在 新的績(jī)效目標(biāo)和設(shè)計(jì)約束下的智能天線 智能天線系統(tǒng)由發(fā)送和接收端的通信鏈路的多 個(gè)天線元件組成，其信號(hào)利用移

5、動(dòng)無(wú)線信道的 空間尺寸進(jìn)行自適應(yīng)處理。這取決于處理發(fā)射 機(jī)，接收機(jī)，或兩端的通信鏈路，智能天線技 術(shù)被定義為多輸入單輸出（MISO），單輸入多 輸出（SIMO），或多輸入多輸出（MIMO）。開(kāi) 發(fā)的空間維度可以提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的容量，通過(guò) 改善鏈路質(zhì)量，減輕移動(dòng)通信的一些障礙，如 多徑衰落和同信道干擾，并通過(guò)增加數(shù)據(jù)速 率，通過(guò)不同的天線的多個(gè)流的同時(shí)傳輸提高 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的容量。 到現(xiàn)在為止，在第二和第三代設(shè)計(jì)無(wú)線系統(tǒng) 中，智能天

6、線性能被認(rèn)為是一種附加功能，在 復(fù)雜性和成本的性能增強(qiáng)之間的權(quán)衡優(yōu)化是不 在設(shè)計(jì)階段執(zhí)行的。今后的無(wú)線系統(tǒng)將采用智 能天線技術(shù)，為了提供預(yù)期的有益于有效利用 頻譜，建立新的成本最小化，增強(qiáng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的 質(zhì)量的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的，穩(wěn)健的，橫跨多 技術(shù)透明運(yùn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將要求智能天線特征成 為系統(tǒng)的固有部分。為此電流在該地區(qū)的研究 努力集中于以下關(guān)鍵問(wèn)題：? 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)允許適應(yīng)變化的傳播和網(wǎng)絡(luò)條件 和針對(duì)網(wǎng)絡(luò)損傷的智能天線處理算

7、法? 設(shè)計(jì)和創(chuàng)新發(fā)展智能天線策略是為了 在不同的無(wú)線操作系統(tǒng)和平臺(tái)優(yōu)化性能。圖 4. 智能天 智能天線收發(fā)器架構(gòu) 器架構(gòu)智能天 智能天線收發(fā)器架構(gòu) 器架構(gòu)在多發(fā)射多接收天線系統(tǒng)如圖 2 所示，數(shù)據(jù)塊 來(lái)發(fā)送的編碼和調(diào)制，以一個(gè)復(fù)雜的星座來(lái)標(biāo) 記。每個(gè)符號(hào)映射到發(fā)射天線中的一個(gè)（空分 復(fù)用）時(shí)空加權(quán)后的天線元件。為了恢復(fù)接收 器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。發(fā)送后通過(guò)無(wú)線信道，復(fù)用， 加權(quán)，進(jìn)行解調(diào)，和解碼。關(guān)于 MISO 或 MIMO 信道已經(jīng)有

8、大量的傳輸方 案在文獻(xiàn)中提出了， 通過(guò)最大化效率和鏈路質(zhì) 量多樣性，數(shù)據(jù)率，以及信號(hào) - 干擾和噪聲比（SINR）設(shè)計(jì)最大化頻譜。這些方案依賴(lài)于一 定量的信道的可在發(fā)射機(jī)和/或接收器側(cè)的狀態(tài) 信息（CSI）可通過(guò)反饋或可基于所述接收渠道 估算來(lái)獲得。前一種方法介紹反饋信道帶寬和 CSI 的精度之間的權(quán)衡，而在后一種，信道在頻 分雙工互惠問(wèn)題（FDD）系統(tǒng)在 CSI 可以通過(guò)培 訓(xùn) basedor 盲目的技術(shù)利用等性能得到接收器 所

9、接收的信號(hào)如恒定包絡(luò)線和有限字母表。圖 3.分層體系 體系結(jié)構(gòu)： 構(gòu)：a)以對(duì)角 BLAST（D-BLAST）的比 ）的比 特流/天線協(xié) 線協(xié)會(huì)周期循 會(huì)周期循環(huán)；b)以垂直的 以垂直的 BLAST(VS BLAST) 比特流 特流/天線協(xié) 線協(xié)會(huì)是固定的 會(huì)是固定的.不需要 CSI 的傳輸方案是發(fā)射機(jī)利用空間維度 無(wú)論是在空間域中引入編碼或是利用空間復(fù)用 增益。前者方法，空時(shí)編碼[1]，增加過(guò)多空間 和時(shí)間，因?yàn)槊總€(gè)天線發(fā)送一個(gè)不同

10、的編碼會(huì) 有很多相同的信號(hào)。接收使用最大似然檢測(cè)信 號(hào)（ML）解碼器?？諘r(shí)碼最初以空間 - 時(shí)間 網(wǎng)格碼的形式開(kāi)發(fā)（STTCs），這需要一個(gè)多維 維特比算法在接收器進(jìn)行解碼。這些代碼提供 分集可以等于發(fā)射天線的數(shù)目，以及編碼，這 取決于代碼的復(fù)雜性增無(wú)帶寬損失的效率。時(shí) 空分組碼（STBCs）提供 STTCs 一樣的多樣性但 不提供編碼增益。然而，STBCs 往往是在解決 方案首選，因?yàn)樗麄兊慕獯a只需要線性處理。 STBCs 用于

11、兩個(gè)發(fā)射天線（由 Alamouti 的文獻(xiàn) [5]）已通過(guò)了作為第三代（3G）標(biāo)準(zhǔn)的一部 分?？諘r(shí)編碼技術(shù)在原理上的假設(shè)接收機(jī)的完 美 CSI。盡管如此，酉和差分空時(shí)編碼已經(jīng)提出 了[6]，其不需要 CSI 在通信鏈路的任一側(cè)。分層空時(shí)架構(gòu)通過(guò)利用獨(dú)立發(fā)送空間復(fù)用 增益在對(duì)角層編碼數(shù)據(jù)流如[7]或水平層最初提 議，所謂垂直貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)（V-BLAST） 方案[8]，描繪在圖 3.接收機(jī)必須分配空間信 道，以檢測(cè)所發(fā)射的符號(hào)。

12、各種技術(shù)已經(jīng)被用 于此目的，諸如迫零（ZF）使用簡(jiǎn)單，矩陣求 逆，但效果不佳時(shí)，信道矩陣狀態(tài)不好;最低限 度均方誤差（MMSE），有更強(qiáng)大的感覺(jué)，如果 不使用噪聲/干擾的知識(shí)也提供有限的增強(qiáng)。最 大似然（ML），這在某種意義上說(shuō)是最佳的， 它比較所有可能的組合符號(hào)，可以是太復(fù)雜， 特別是對(duì)于高階調(diào)制。傳輸方案要求完美的 CSI 通過(guò)集中能量發(fā) 射器優(yōu)化 SINR 所需方向，最小化能量對(duì)所有其 他方向和滿(mǎn)足發(fā)射功率約束（如圖 4 所

13、示）。波 束成形允許無(wú)線信道通過(guò)不同的方法手段進(jìn)行 空間訪問(wèn)，綜合考慮任一短期屬性（例如，定 向參數(shù)）或長(zhǎng)期性質(zhì)（例如，二階的無(wú)線電信 道的統(tǒng)計(jì)）。在大多數(shù)情況下，只有部分 CSI 可在發(fā)射 機(jī)的假設(shè)是合理的。結(jié)合時(shí)空編碼和波束形成 的混合方案已經(jīng)提出;這些介紹預(yù)編碼開(kāi)發(fā)優(yōu)化 某一準(zhǔn)則時(shí)（例如，成對(duì)誤差概率）[9]。也提 出了強(qiáng)大的波束形成方案考慮到 CSI 估計(jì)誤差 和優(yōu)化的性能方面的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，諸如信噪比（SNR） ，和共同的信息