二、MIMO-OFDM系統結構特點

　　上面已經提到，MIMO多重天線和OFDM調制方式相結合，可以滿足非視距通信系統NLOS的要求?，F在簡單說說這種系統實際試用所采取的結構。關于發送分集的方案，這里對下行通路選用“時延分集”，它裝備簡單、性能優良，又沒有反饋要求。它是讓第二副天線發出的信號比第一副天線發出的延遲一時間。發送端引用這樣的時延，可使接收地通路響應得到頻率選擇性。如采用適當的編碼和穿插，接收端可以獲得“空間——頻率”分集增益，而不需預知通路情況。

　　新一代系統裝用了改進的發送分集方案。它采用的空間時間編碼是不需要反饋的編碼，又采用根據通路統計性進行線性預編碼，只需要很小反饋。在“空間——時間”編碼方案，同一信號經過不同的編碼后由多副天線發送。一般可利用分組碼，在接收端用線性解碼。線性預編碼可以和“空間——時間”碼結合使用，可能比時延分集系統獲取2-6dB的增益，也可能比分組碼獲取3dB的增益。

　　也可能從兩副基臺天線發送兩個各自編碼的數據流。一個較高數據速率的信號可以是由低速率數據流多組成，每一低速數據流各自經過編碼和調制，由不同的天線發送，但利用同一時間和頻率槽。在接收端，三套接收天線各自接收兩個數據流信號的線性組合，這兩個數據流已分別由不同沖擊響應所濾波。接收機將兩個信號分開，利用空間均衡器，并經過解調、解碼和解復接，獲取原來信號。接收天線的數目一般應該多于獨立發送信號的數目，以期取得較好效果?；_和用戶終端各有三副接收天線，可取得接收分集的效果。利用“最大比值合并”MRC，將多個接收機的信號合并，得到最大信噪比SNR，可能有遏止自然干擾的好處。但是，在空間多工的情形，如有兩個數據流互相干擾，或者從頻率再利用的鄰近地區傳來干擾，MRC就不能起遏止作用。這時，利用“最小的均方誤差”MMSE，它使每一有用信號與其估計值的均方誤差最小，從而使“信號與干擾及噪聲比”SINR最大。上述MRC和MMSE得出軟信號估計，輸入至軟解碼器。它們的適當運用可能對頻率選擇性通路提供3-4dB性能增益。

　　同步是重要的，上行和下行傳輸的開頭都有同步槽，用于傳送定時相位、定時頻率和頻率偏移估計，數據和訓練序列都由偶數音調傳輸，而奇數音調為零。這是時域信號的重復形式，便于對上述各項參數作估計。獲得了同步后，可從計練音調做出定時估計。新一代無線系統采用自適應調制和編碼，以便提供用戶的線路參數最佳化，從而獲得最大的系統容量。根據用戶的SINR統計和QoS要求，應能提供最佳的編碼和調制。QAM分級可從4至64，編碼可利用卷積碼和R-S碼。有些編碼，可使2MHz通路傳送數據速率1.1-6.8Mb/s。

　　三、MIMO-OFDM無線網的現場測試

　　上述無線通信網曾經在實驗室進行仿真實驗測試，也曾在室外現場進行測試?；_是在一幢大樓的屋頂上架設天線，約49英尺高，覆蓋區是在半徑35英里和120度扇區范圍內?；_發射功率為35.5dBm，用戶終端發射功率30dBm。下行無線通路使用的中心頻率為2.683GHz，上行則為2.545GHz，數據業務占用頻帶寬度2GHz，基臺的發送和接收天線各自相隔16個和8個波長。現場試驗主要是為了估計modem的性能和無線通路特性。測試時，覆蓋區內用戶終端有固定的，也有移動的。測試系統的每一收發信機各有2×3個多徑通路，因而它簡稱2×3系統。

　　衰落邊際的大小是決定于賴斯K因數、時延散布和天線相關性，如時延散布大，則利用OFDM提供的頻率選擇性可以降低衰落邊際要求。如沒有時延散布，又沒有天線相關性，則在通路可靠性為99.9%的情況下，2×3系統的衰落邊際是10dB，而1×2系統的是23dB，1×1系統的是35dB，顯示2×3系統的優越性?，F場測試曾在固定的和移動的用戶終端裝置各種天線的情況下，實際測量信噪比SNR，繪制它們隨時間變化的特性?？梢悦黠@地看到2×3系統接收信噪比特性曲線最高，1×2系統次之，而1×1系統最差，和我們預料的相同。

　　在同樣發射功率和99.9%通路可靠性的要求下，1×2和1×1系統既然要求較高的衰落邊際，那么它們的覆蓋面積也就相應地縮小，甚至使覆蓋區半徑減小一半，面積減小至1/4。這樣，2×3、1×2、1×1系統的覆蓋區半徑實際上分別為4.0、2.7和1.6英里。至于通信使用的數據速率，一般地說，越靠近基臺，因路徑損耗小、SNR較大，故容許的數據速率可以較高。測試分析結果認為：1×1和1×2系統的最高數據速率可以是6.8Mb/s，而2×3的可以加倍，將為13.6Mb/s。這表明，空間多工確實是有作用的。

　　總的來說，實驗結果和現場測試都表明，MIMO-OFDM系統在通信容量覆蓋距離和可靠性方面都優于SISO、MISO和SIMO系統，值得新一代寬帶無線移動通信網考慮引用。