关于mimo技术的探讨

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1、关于MIMO技术的探讨摘要：近年来，MIMO技术凭借其容量与性能上的优势吸引了越来越多通信研究人员的关注。本文对MIMO技术的概念定义、发展历史、研究现状、包含的核心技术以及未来应用前景做了简要介绍。关键词：多输入多输出（MIMO）、空时编码(STC)、空间复用、接收分集1.MIMO简介MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)即是多输入多输出技术，是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务质量（误比特率或数据速率）[1]，其原理如图1所示

2、。图1MIMO系统原理MIMO系统是一项运用于802.11n的核心技术。802.11n是IEEE继802.11bag后全新的无线局域网技术，速度可达600Mbps。同时，专有MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。该技术最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-InputSingle-Output)系统，MIMO还可以包括SIMO(Single-InputMultiple-Output)系统和MISO(Multiple-InputSingl

3、e-Output)系统。   MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。随着无线通信技术的快速发展，频谱资源的严重不足已经日益成为遏制无线通信事业的瓶颈。如何充分开发利用有限的频谱资源，提高频谱利用率，是当前通信界研究的热点课题之一。多输入多输出（MIMO）无线通信技术的概念非常简单，任何一个无线通信系统，只要其发射端和接收端均采用了多个天线或者天线阵列，就构成了一个无线MIMO系统。该系统采用空时处理技术进行信号处理。在多径环境下，该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通

4、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。实验室的研究证明,采用MIMO技术在室内传播环境下的频谱效率可以达到20~40bit/s/Hz,而使用传统无线通信技术在移动蜂窝中的频谱效率仅为1~5bit/s/Hz,在点到点的固定微波系统中也只有10~12bit/s/Hz。MIMO技术作为提高数据传输速率的重要手段受到人们越来越多的关注。[2]2.MIMO的发展历史实际上多进多出（ＭＩＭＯ）技术由来已久，早在１９０８年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生

5、巨大推动的奠基工作则是由AT&TBell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。[

6、3]至2010年年底，IEEE数据库收录该领域的研究论文已达上万篇，从MIMO无线通信技术的理论研究到实验验证，再到商用化的各个方面。目前，国际上很多科研院校与商业机构都争相对MIMO通信技术进行深入研究。1.MIMO的研究现状目前，各国学者对于MIMO的理论、性能、算法和实现的各方面正广泛进行研究。在MIMO系统理论及性能研究方面已有一批文献，这些文献涉及相当广泛的内容。其中包括如下几方面[4]：　4.1MIMO算法开发　　虽然理论分析结果表明MIMO无线技术能够极大地提高系统容量与可靠性，但仅有分析是不够的，更为重要的是开发误码性能与复杂度

7、折衷的传输方案以获取MIMO系统的实际性能增益。大量MIMO算法企图同时充分获取分集与复用增益，因此可将MIMO算法方案分为两大类。　　第一类是分集最大化方案，即空时编码(STC)方案。天线分集可以对抗信道衰落，提高无线链路的可靠性，并且联合应用多维天线分集与时间分集，可以获得更好的分集效果，即通过空时编码而增加传输的空时冗余信息，从而提高无线传输的稳健性。在延时发射分集的基础上，Tarokh等提出了空时格形码(STTC)，它具有卷积码的特征，并将格形编码、调制与发射分集结合在一起，在不增加带宽的情况下，可以同时获得满分集与高编码增益。它利用某

8、种格形图，将同一信息从多副天线发射出去，在接收端采用基于欧式距离的Viterbi译码，其复杂度很高，且随传输速率呈指数增加，但其性能较好，抗衰落能力强