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智能天线为无线局域网添加精彩

来源:电子产品世界 / 作者:Jack Winters?? 2006年01月15日 ?? 收藏0

?????? 这两种智能天线都能够通过提供更高的天线增益显著地改善无线系统的性能。这两种技术的关键区别在于多波束天线仅在视距系统中提供M(本文中的“M”是指天线单元或者智能天线中波束的数量)增益。在非视距系统中,例如在室内环境或者具有很多多路径户外环境中,接收的信号可以通过许多路径和角度到达。因此,这种信号能量也许不是集中在一个波束。于是,增益将减少。

?????? 然而,自适应天线阵无论在什么环境(视距或者多路径)下都能够达到全面的M增益。自适应天线阵还提供M倍的分集增益(本文将详细介绍这个问题)以缓解多路径衰竭的影响。多波束天线不能提供这种好处。最后,通过在发射机和接收机上都使用M自适应天线,MIMO(多入多出)技术还可以用来将数据数率提高M倍。这是为下一代WLAN的IEEE 802.11n标准提出的建议。在这个提议的标准中,很可能让两个或者两个以上的收发天线与MIMO技术一起使用以提供每秒100MB以上的数据传输速率(某些802.11n建议考虑数据数率超过每秒500MB)。

?????? 自适应天线阵的益处

?????? 对于为多径衰落提供分集增

益的自适应天线阵来说,每个天线单元的衰落应该是接近独立的。然而,各个天线衰落的相关性在性能下降超过1dB之前最高可达0.7dB。实际上,这种相关性能够很容易地保持在这个水平之下,可采取如下分集措施:

?????? ·空间分集--将天线从空间上隔开。在一个严格的多经环境中,例如在室内和手机附近,仅需要 λ/4的空间就可获得低衰落相关性。

?????? ·极化分集--使用双极化(水平和垂直)能够让一个物理天线用于双信号输入(每一个极使用不同的传输方式)。

?????? ·方向图分集--使用配置方向图的天线单元。

?????? 这三种分集方式的结合能够允许在PCMCIA卡或者手机等小型设备上使用大量的天线,而且性能比较理想。

?????? 自适应天线阵还有很多技术组合。最简单和最普通的(多数用于802.11b系统,许多用于802.11a/g系统)组合是选择分集。在这里,可选择信号接收能力最强的天线用于输出的信号。目前,这种技术应用于许多WLAN接收机中。然而,这个技术不使用全部的接收的信号功率,因此,在改善一个天线的分贝增益方面的作用是有限的。

?????? 用于增加信号传输距离和提高覆盖均匀度的最佳技术是MRC(最高比结合)。使用这种技术,每一个天线的信号都要经过加权处理并且合并在一起以便最大限度地提高输出信噪比。然后,这种波束赋形加权将是信道传输特点的复杂的结合。也就是说,接收的信号是同相位的,信号增益要根据接收到的信号的强度进行调整。这个技术能在瑞利衰减(Rayleigh fading)环境中以M分集增益的方式提供M增益。需要指出的是,产生这种波束赋形加权的一个方法是简单地把输出信号与每个天线接收的信号关联起来。这种方法也被称作盲技术,因为自适应天线阵基本上把接收到的全部信号的信噪比都提高到最大的程度。这个好处是同样的波束成形器能够用于任何类型的无线信号,如802.11b/g/a,而且不需要对接收到的信号进行解调。

?????? 在多径环境中,当发射机和接收机之间各种路径上出现的传播延迟的差异相当于符号周期的时候,频率选择性衰落将导致符号间干扰,从而降低性能。为了克服这种损失,一般可以使用暂时均衡或者正交频分复用(OFDM)技术。这两种技术已经以不同的方式在802.11设备中应用了。在这种情况下,空间处理(也就是以前所说的自适应天线阵)之后的暂时均衡和OFDM调制并不是最佳方案。要得到最佳性能,需要联合使用空间-暂时处理的方法。不过,如果延迟扩散的范围很小,使用前面提到的技术通常也可以达到接近最佳的性能。

?????? 模拟或者数字处理

?????? 智能天线的加权与结合以及加权的形成可以通过模拟或者数字处理的方式实现。对于数字处理,每一个天线接收的模拟信号都要降频转换到基带上,然后再转换成数字信号。接下来使用数字化的信号计算加权,这些数字信号将被结合在一起以生成用于信号调制的数字输出信号。?


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