mimo分集技术_wifimimo技术_mimo技术是什么(2)

对于在无线通信系统的发送端和接收端都安置多个天线元素的MIMO系统。在发送端，二进制数据流输入到发送处理模块中进行编码、星座映射、加权处理，然后送到各副发送天线上，经过向上变频、滤波和放大后发送出去；在接收端，接收机将多副接收天线接收的信号进行向下转换、匹配滤波、接收处理和译码，以恢复原始数据。MIMO技术的出发点是将多发送天线与多接收天线相结合以改善每个用户的通信质量(如差错率)或者通信效率(如数据速率)。

MIMO系统中要采用空时信号处理，即在继续使用传统通信系统具有的时间维的基础上，通过使用多副天线来增加空间维，从而实现多维的信号处理。因此，MIMO技术可以视为智能天线技术的一种扩展。但是传统的智能天线的智能体现在天线加权选择算法上，而MIMO系统强调的是信号的编解码处理。MIMO系统与智能天线的不同在于它能够同时获得发送和接收分集增益。

因为MIMO系统的数据经过的是矩阵信道而非矢量信道，所以有时人们把利用MIMO技术的数字通信系统称为“容器到容器传输”的无线链路，这会带来无线通信系统信道容量的改变。首先对MIMO系统的信道容量进行深入分析的是贝尔实验室的学者Telestar和Foschini。

Foschini提出了分层空时结构，这种结构称为空间复用，典型的系统是V-BLAST。V-BLAST系统将高速信源数据流按照发送天线数目串并变换为若干数据流，独立地进行调制，然后分别从各副发送天线上发送出去。接收端接收机按照一定的译码算法分离独立的数据流。由于这些数据流占据相同的频带，因此系统的频谱效率得到极大提高，纯粹的空间复用系统能提供的分集增益很有限，它追求的是速率的最大化，因此对于要求具有一定可靠性保证的业务来说，空间复用系统并非最佳传输方案。另一方面，从工程的角度看，链路的效率是由发送的数据流的数目和每个数据流的差错率水平共同决定。因此能降低差错率的措施，如对于多个天线信号的相关编码，在MIMO系统的设计中显得非常重要。空时编码技术提供了从MIMO信道获得分集增益的方法。空时编码注重的是分集增益的增加，也就是传输的可靠性提高。mimo分集技术空时编码技术是从延迟分集方案研究开始的。延迟分集方案中，经过速率为1/2的重复编码之后的数据信号从第一副天线上发送出去，而信号的延迟副本从第二副天线上发送出去，延迟时间为一个符号间隔。Tarokh和Guey等人将这种延迟分集技术的延迟模块取消，考虑用性能更好的格状码取代重复编码，并结合相应的调制方式，提出了空时格状编码技术，这种编码技术能够同时获得分集增益和编码增益。

空时格状编码的不足之处是随着信息传输速率增加，接收端译码复杂度成指数增长。随后，Alamouti提出了一种新的发送分集方案：在发送端信号经过简单的编码映射，然后经过N副天线同时发送；在接收端已准确知道信道传输特性的情况下，采用一些简单的信号处理技术，即可获得与N副天线接收分集相同的性能。Alamouti方案虽然只有分集增益而没有编码增益，但由于采用了正交编码矩阵，能带来接收译码复杂度的大幅度降低。Tarokh等人应用正交编码的理论将Alamouti方案进行了扩展，提出了空时分组编码技术。

与空间复用系统不同，空时编码系统追求的是分集效果的最大化，这有可能会导致速率的损失。可见，MIMO系统需要在编码得到的分集好处与复用得到的速率好处之间进行折衷，根据不同的目标要求，采取相应的传输方案。

由于MIMO技术具有很多优点，因此一经提出就得到了广泛关注，已经成为未来移动通信系统实现高速可靠传输的突破性技术之一。

1 无线通信系统的信道容量

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