测向通信一体化方案设计文献综述

 2023-08-17 16:55:02
  1. 文献综述(或调研报告):

1、大规模MIMO技术

MIMO技术是在发送端和接收端都使用多根天线,在收发之间构成多个信道的天线系统,可以极大地提升信道容量。MIMO系统具有极高的频谱利用效率,但增加了发送端和接收端的处理复杂度。

传统的TDD网络天线基本是2、4或8天线,而大规模MIMO的通道数达到64/128/256。传统的MIMO实际信号在覆盖时只能在水平方向移动,大规模MIMO是在水平维度基础上再利用垂直维度,信号以电磁波束的形式辐射。相比于传统的MIMO技术,大规模MIMO技术带来的好处主要体现在以下几个方面:第一,通过深度挖掘空间维度资源,使得网络中处于同一时频资源上的不同终端可以根据与基站空间维度的区别实现与基站的实时通信。空分复用的前提是不同终端之间的信道相关性低,而在大规模MIMO系统中,高的空间自由度可以使不同用户的信道趋于正交,从而可以消除用户和小区间的干扰[1]。因此利用大规模MIMO技术可以在一定的基站密度和带宽的条件下,服务更多的终端,从而大幅度提升频谱效率。第二,凭借天线的阵列增益,从而降低辐射功率,获得更高的功率效率。并且当天线数量到达一定规模时,简单的线性预编码和检测器性能趋于最优,因此具备以低精度信号和线性处理获得优异性能的处理能力,从而进一步大幅度节能[2]

多天线阵列是把双刃剑。将大部分的发射能量聚集在一个窄小的区域,使用的天线越多,波束宽度越窄。多天线阵列优势在于,不同波束之间,不同用户之间的干扰比较少。因为不同的波束有各自的聚焦区域,这些区域因为狭小而交集较小。然而多天线的不利之处是系统必须用较为复杂的算法定位用户的准确位置,否则不能将波束精准的瞄准用户。

2、无线电测向技术

无线电测向就是依据电磁波传播特性,使用设备测定无线电来波方向的过程。一般有以下几种方法:

(1)到达时间差(TDOA)测向

TOA通过检测传输时间来计算信号源的位置。不同于TOA,TDOA通过检测信号到不同接收端的绝对时间差来确定信号源位置。由于不需要检测信号的传输时间,降低了信号源和接收端的时间同步要求,但提高了不同接收端的时间同步要求。TDOA至少需要三个位置确定的基站,然后利用不同基站之间接收信号的绝对时间差来定位,最后归结为求解两条双曲线的交点。由此可见定位误差主要来源于时间测量误差和根据时间差计算信号源位置产生的误差。时间测量误差是因为发射端和接收端之间的频率偏差、无限多径效应等,计算时产生的误差是由于双曲线定位的非线性,非线性对定位误差有放大作用。

TDOA与TOA相比,当计算TDOA时,计算误差对于所有的接收端相同且和为0。这些误差包括公共的多径时延和同步误差。TDOA适用于多种移动通信系统,在CDMA系统表现更佳。TDOA测向准确度、灵敏度高,测向速度快,极化误差小,没有间距误差,环境要求低,但载波必须有确定的调制方式,抗干扰性能不好。

(2)多普勒测向

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