文档介绍：上海交通大学工学硕士学位论文第一章绪论
第 1 章绪论
研究背景及研究的意义
多入多出(MIMO)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能
在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,是新一代移动通
信系统必须采用的关键技术。而 MIMO 天线的实际应用—— 是目前最
可能被广大用户所接受的技术。随着的推广,MIMO 天线的设计和
如何进行测试就成为了产品设计生产的关键,即本课题的研究方向。
IEEE 是 WLAN 标准的高吞吐率改进版本,现已正式批准。元器件和
终端产品的草案版早在 2007 年就有产品未问世, 正式的兼容性测试也于
当年夏季开始。厂商和用户正在分类解决常见的互操作性和后向兼容性问题。该实
施的目的是在 MAC 层实现更高吞吐率(>100Mbps)。终端用户将有望体验到比当
前的传输速率提高 4 倍的速度(大约 200Mbps)。若使用 MIMO 2x2 技术,
其最高速率为 300Mbps;使用 MIMO 3x3 技术,其最高速率为 450Mbps。如此
高的传输速率为视频无线传输新应用铺平了道路。此外,IEEE 还向后兼容
以前的 IEEE 标准。为实现这次传输速率飞越并保持向后兼容性,厂商进行
了大量修改。
多输入多输出天线是标准制定时的众多修改之一,目前已被正式纳入
标准之中。这项智能天线技术为实现更快、更清晰和更可靠的信号提供了
机会。在发射机端和接收机端都使用多个天线,多路径效应就不再是无线信号传输
的障碍,而是可以帮助接收机上产生更清晰、易分辨的信号。此外,与 MIMO 技术
连用的空分复用技术(SDM)技术可帮助提高数据吞吐率。新的还使用了
OFDM(正交频分多路复用)技术,并对数据包结构进行了一些改变,以便支持以前
的标准并增加吞吐率。新的数据包结构以传统数据包为头,中
间是一个用于识别单个发射机的 MIMO 信道训练序列,最后是更高速度的新数据。
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同时,11n 标准还稍微增加了 OFDM 子载波,并规定可以选用更宽的带宽(40 MHz)、
OFDM 空间信道波束赋形和空时分组编码(STBC)。
目前标准已经正式发布,市场上从前几年开始就已经有不少支持
草案的产品。这些产品主要是用在笔记本电脑的无线通信上,相应的还有
WLAN(Wireless LAN)的无线接入点(AP)产品。应用在笔记本上的 WLAN 主
要有内置卡(mini-card)和外置卡(PCMCIA 或 PCI express 卡或者 USB)两种。
外置卡的天线就在卡上,而内置卡则需要在笔记本电脑内设计内置天线。目前的一
部分台式机电脑和一体机电脑也集成了的无线局域网卡。

研究目标和内容
本文的研究目的是设计超小型台式机电脑的内置 MIMO 天线, 实现
WLAN 功能。MIMO 天线功能的实现并不是仅靠天线性能就可以的,
而是一个系统问题。由于这台超小型台式机电脑还兼有蓝牙功能,需要避免无线局
域网与蓝牙之间共存问题的发生。本课题就是研究一个 IEEE WLAN 系统
集成问题,并且通过有效的测试方法,分析验证 MIMO 天线对吞吐量的实
际贡献,最终生产出合格的能够实现 IEEE 无线局域网功能的电脑。
研究内容:
第一,针对特定款超小型台式机电脑设计内置无线局域网的 2 X 2 MIMO 天线,
要根据电脑的外观和结构选择适合的天线类型。天线的位置和类型并不是通信部门
能单独确定的,需要同其他部门(如,外观设计部门、结构部门、电子设计部门等)
沟通;无线局域网模块也需要同电子部门协商主板上位置,以及线路走线的注意点。
第二,2 x 2 MIMO 天线的具体位置还需要考虑电脑无线系统的需要。这个超小
型台式机电脑兼有蓝牙(Bluetooth),和无线局域网工作在同样的 ISM 频
段,我们需要避免两个同频段的技术之间发生共存问题。此外,MIMO 两天线之间
还需要考虑相关性问题,并不是随便放两只特性符合无线局域网频段的天线就可以
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称之为 MIMO 天线的。只有当两只 MIMO 天线之间的