28、工业 4.0 中的人工智能通信系统与物联网无线技术

工业 4.0 中的人工智能通信系统与物联网无线技术

1. MIMO 天线关键参数解析

MIMO 天线在现代通信系统中扮演着重要角色，有几个关键参数对其性能起着决定性作用。

1.1 分集增益（Diversity gain, DG）

分集是 MIMO 天线的一个重要因素。当发射机和接收机在多通道路径中同时发送或接收多个信号时，就实现了分集。整个通信系统的分集由分集增益决定。对于不相关天线，理想的理论值为 -9.95 dB。分集增益越高，MIMO 系统的性能越好，它用于描述 MIMO 系统相对于时间平均信噪比在组合信号中增加增益的情况。其计算公式为：
[DG = 10\log_{10}\left(\frac{1}{2}\right)]

1.2 平均有效增益（Mean effective gain, MEG）

MEG 可以用被测天线接收到的平均功率 (P_r) 与在相同环境中各向同性天线接收到的平均功率 (P_{ref}) 的比值来表示，公式为：
[G_e = \frac{P_r}{P_{ref}}]
对于 MIMO 系统，MEG 可以通过以下公式计算：
[MEG = \int_{0}^{2\pi}\int_{0}^{\pi}\left[\frac{G_{\theta}(\theta, \varnothing)P_{\theta}(\theta, \varnothing)}{XPR + 1}+\frac{G_{\varnothing}(\theta, \varnothing)P_{\varnothing}(\theta, \varnothing)}{XPR + 1}\right]\sin\theta