多天線技術在蜂窩物聯網中的應用

許莎佳

摘要：本文通過對蜂窩物聯網的描述，探討了多天線技術在蜂窩物聯網中的具體應用，以期能夠促進物聯網技術持續進步，為用戶帶來便利及良好的體驗。

[關鍵詞]蜂窩互聯網多天線技術

1蜂窩物聯網

1.1蜂窩互聯網的概念

蜂窩物聯網，就是蜂窩移動通信網+物聯網相結合的發展產物。主要包括eMTC（en-hancedMachine-TypeCommunications，增強機器類通信）和NB-IoT（narrowbandinternetofthings，基于蜂窩的窄帶物聯網），有較長的覆蓋距離，是LTE系統的簡化版。eMTC占LTE1.4MHz帶寬，支持FDD和TDD兩種模式，支持語音業務、切換，適合發展中速率寬帶的物聯網業務。NB-IoT采用200kHz超窄帶設計，支持FDD工作模式，支持超大連接及小區重選，不支持切換和語音，NB-IoT的覆蓋能力強且成本較低，適合發展低速率的窄帶物聯網業務。

1.2蜂窩物聯網的特點

蜂窩物聯網是萬物互聯時代的重要基礎設施，其主要特點如下：

（1）低功耗。

（2）低成本。

（3）廣覆蓋。

蜂窩物聯網技術有2種，分別為eMTC和NB-IoT，兩種技術在技術特點及性能，上有所差別，互有長短，均可用于LPWA業務。差別如下：

（1）eMTC：采用1.4MHz帶寬，適合于承載中速業務。

（2）NB-IoT：采用180kHz帶寬，適合于承載低速業務。

2多天線技術

2.1多天線技術網的概念

所謂的多天線技術，是在空域將無線設備發送與接收的信號進行處理，并與時域信號結合，利用空時信號的相關技術，在時域及帶寬不變的基礎上來改善無線通信的容量與速率;是增加信道容量、提高無線傳輸速率、改進通信質量的重要技術。

多天線技術一般需要將發送信號在多根天線上并行傳輸。

2.2多天線技術網的分類

多天線技術的主要技術有2個，分別是智能天線技術和MIMO技術。

2.2.1智能天線技術

智能天線技術利用自適應空間處理技術和波束轉換技術，在信號接收時對用戶所需要的信號的到達方向進行判斷，接收模式是利用合適的合并權值設定相對應的要求，建立主波束在對應的信號到達方向上，并在干擾方向上設置低增益的旁瓣或零陷;在信號發送時，智能天線技術能最大化目標用戶的接收功率，降低其他干擾信號的影響。

智能天線有兩種，分別為自適應陣列智能天線和波束轉換智能天線。

2.2.2MIMO技術

MIMO系統是采用了多天線的結構來進行聯合空時處理的。空時信號的處理技術是MIMO系統的核心技術，利用多天線技術把空時結合在一起，并通過MIMO核心技術，改善了通信質量、提高了系統的整體性能。

MIMO系統為了達到空間分集的效果，對天線陣元采用拉遠處理，使得天線陣元的信號彼此之間獨立。

3應用實踐

目前，物聯網已在各行業內的多個領域中規模應用，如教育、醫療、安防、家居、農業、交通、建筑等;蜂窩物聯網體系架構，既支持接入多類型的物聯網終端和傳感設備，包括現有的物聯網終端和未來的蜂窩物聯網終端;同時，為所有行業的物聯網終端接入對應的業務平臺提供專用的網絡連接，連接管理平臺為物聯網終端、行業應用提供支撐服務。

綜合分析各個行業，物聯網現階段比較成熟或熱點的應用有：

（1）數據采集類。如遠程抄電表等，采用移動通信網絡代替了傳統的人工抄表，從而減少了人力成本的投入也提高了生產效率和及時性。

（2）實時交互類。如智能穿戴、車載終端等，通過數據的交換，實時完成交互終端的數據及信息的傳送。

（3）視頻應用類。如遠端視頻監控終端

等，通過遠程的數據采集，對系統做出相應的針對，從而管控、指揮及調度生產，使得整個工作流程安全、正確。

以上數據采集和實時交互等業務，促使信道的頻率資源日益緊張，FDMA、TDMA和CDMA等時、頻域技術也無法滿足用戶在傳輸速率等方面的需求。目前，我們遇到最棘手的問題就是我們要怎樣最大化地利用線信道中的頻譜資源，要怎么來使無線通信速率快和容量高。

經過研究可知，多天線技術是將無線設備發送與接收的信號在空域進行處理，并與時域信號結合，利用空時信號的相關技術，在時域及帶寬不變的基礎上顯著改善無線通信的容量與速率。故此，我們將多天線技術融入到蜂窩物聯網中，能在平臺、數據管理及數據傳輸方面做到一個質的提升，能提高無線傳輸速率、增加信道容量、改進通信質量，從而提高社會各行業的生產效能和信息服務水平。

4總結和展望

由于個人業務消費的局限性，傳統移動網絡業務收入增長面臨考驗，而物聯網實現了機器與機器、機器與人之間的通信，通過傳感數據采集、移動通信等技術，滿足人們的各種信息化需求。

物聯網業務的興起為通信領域提供了新的增長點，而多天線技術作為無線通信中熱門的技術，能夠大幅度提高信道空間頻譜利用率和信道容量，有效抵抗噪音干擾，將在新興領域有著廣泛的應用，最終會促進物聯網技術持續進步，為用戶帶來便利及良好的體驗。

參考文獻

[1]李釗，韋瑋，第四代移動通信系統中的多天線技術[J].移動通信，2005（12）：49-52.

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