智能天線是一種安裝在基站現場的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時獲取基站和移動臺之間各個鏈路的方向特性。智能天線的原理是將無線電的信號導向具體的方向，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向DOA（Direction of Arrinal），旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。智能天線潛在的性能效益表現在多方面，例如，抗多徑衰落、減小時延擴展、支持高數據速率、抑制干擾、減少遠近效應、減小中斷概率、改善BER（Bit Error Rate）性能、增加系統容量、提高頻譜效率、支持靈活有效的越區切換、擴大小區覆蓋范圍、靈活的小區管理、延長移動臺電池壽命、以及維護和運營成本較低，等等。

將MIMO技術與OFDM技術相結合的MIMO-OFDM系統能有效克服多徑效應和頻率選擇性衰落帶來的不良影響，實現信號傳輸的高度可靠性，增加系統容量，提高頻譜利用率。

本文深入研究了基于智能天線的多用戶MIMO-OFDM系統下的JT技術（簡稱JT-SA MIMO-OFDM）。通過在TD-SCDMA系統應用環境中的仿真，驗證了JT-SA MIMO-OFDM方案比JT MIMO方案在系統誤比特率方面具有更優越的性能。

1 系統模型及數據發送算法

圖1給出了JT-SA MIMO-OFDM系統模型?；诖讼到y模型的數據發送及檢測算法的原理是首先在基站將發送給移動終端的數據串并變換后進行OFDM調制，然后進行聯合發送，基站發送天線采用智能天線下行波束形成技術，移動終端將經過匹配濾波后的數據進行OFDM解調后再進行并串變換即可得到檢測后的數據。

假定一個基站服務K個移動終端，每個移動終端采用KM元天線陣列，基站采用KB元天線陣列，基站為每個移動終端發送L個數據符號：

2 權向量的確定

TD-SCDMA作為中國提出的第三代移動通信標準[2]（簡稱3G），自1998年正式向ITU（國際電聯）提交以來，已經歷十多年的時間，完成了標準的專家組評估、ITU認可并發布、與3GPP（第三代伙伴項目）體系的融合、新技術特性的引入等一系列的國際標準化工作，從而使TD-SCDMA[3]標準成為第一個由中國提出的，以我國知識產權為主的、被國際上廣泛接受和認可的無線通信國際標準。這是我國電信史上重要的里程碑。（注：3G共有4個國際標準，另外3個是美國主導的CDMA2000、WiMAX和歐洲主導的WCDMA.）

由于TD-SCDMA是時分雙工的移動通信系統，其上行信道與下行非常接近，因此可以用上行時隙訓練序列估計得到的信道沖激響應作為下行鏈路的預計值，由此得到天線權值。

本文智能天線下行波束形成準則采用最小均方誤差準則（MMSE），要求輸出信號y（k）與本地期望信號b（k）的均方誤差最小，尋求最佳權亦即解如下優化問題：

C(k)=C■…C■■ (12)

4 仿真結果與結論

本文對上述模型就TD-SCDMA系統環境進行了Monte Carlo仿真。仿真所用的系統參數如下：碼片速率1.28 Mchip/s,載波頻率2 GHz,采樣頻率8 000 Hz.擴頻碼為OVSF碼，擴頻因子Q=16,基站發送天線數為KB,用戶數為K,每用戶的接收天線數為KM,FFT的長度是256點，信號映射采用QPSK調制。信道為基于Clarke模型的四徑Rayleigh衰落信道，信道沖激響應有效長度W=4,基站采用最大似然算法估計信道沖激響應，并作為下行發送的信道矩陣。信道模型采用3GPP中TD-SCDMA的多徑衰落信道情況3的參數[6]:速度120 km/h,相對時延[0 781 1 563 2 344] ns,平均功率[0 -3 -6 -9] dB.

圖2給出了當基站發送天線數和每用戶的接收天線數都為2且用戶數為16時，JT MIMO與JT-SA MIMO-OFDM誤比特率性能仿真結果。從仿真圖上可以看出，JT-SA MIMO-OFDM方案比JT-SA方案在系統誤比特率性能上有明顯的改善。如誤比特率為10-2時，JT-SA MIMO-OFDM相比JT MIMO有近1.5 dB的增益。隨著信噪比的增大，系統誤比特率性能改善更為顯著。

圖3給出了用戶數不同對多用戶MIMO-OFDM下行鏈路JT-SA技術性能的影響?？梢钥闯?，隨著用戶數的增加，多用戶MIMO-OFDM下行鏈路JT-SA技術的系統性能有所下降。

本文成功地將傳統JT技術和SA技術擴展到多用戶MIMO-OFDM系統中。給出了多用戶MIMO-OFDM下行鏈路模型，研究了數據發送及檢測算法。通過在TD-SCDMA系統應用環境中的仿真表明多用戶MIMO-OFDM的JT-SA技術可以獲得比多用戶MIMO的JT技術更好的系統誤比特率性能。說明多用戶MIMO-OFDM系統下的智能天線聯合發送方案具有良好的應用價值。