mimo分集技术_wifimimo技术_mimo技术是什么(4)

接收机的关键在于分离数据流算法的设计，它有很多类型：求出信道矩阵的逆来恢复原始信号的迫零(ZF)接收机、最小均方误差(MMSE)接收机、最大似然(ML)接收机和V-BLAST接收机。

V-BLAST算法中信号分离和检测方法是对逐个符号依次进行，可采用连续符号消除的组合算法。ZF和MMSE算法是对所有发送信号联合译码，而V-BLAST算法是先对最强的信号进行译码，然后将其从接收信号中分离出来，接着对剩余信号中最强的信号进行译码，然后分离出来，直到将所有数据流信号都分离开为止。D-BLAST的译码则是对于每个编码数据流分别进行。

BLAST系统要求接收天线的数目必须大于或等于发送天线的数目，接收天线较多时有利于提高检测的性能。另外，检测过程需要接收端有精确的MIMO信道知识，因此在实现时必须考虑信道估计的问题。

贝尔实验室曾经展示实现上述分层空时结构的V-BLAST演示系统，结果表明，在室内环境下该系统的谱效率可达到20～40 bps/Hz。

3 空时编码

空间复用技术追求的是MIMO系统中传输速率的最大化，它在不同的天线上传输的是承载信息不同的符号流。为了消除由于无线信道衰落和噪声干扰带来的性能影响，应该通过编码的方式，使不同天线上传输的符号包含的信息具有一定的关系，从而有利于原始的信息在接收端被正确地获取，也就是使系统传输信息中断概率最小，或等价于中断容量最大化，这是空时编码研究的目的。在这种情况下多天线仅提供空间分集的作用，而信息传输的速率没有增加。目前，以提高传输可靠性为目的空时编码研究主要包括：空时格状编码(STTC)和空时分组编码(STBC)。

3.1 空时格状编码

AT&T公司的Tarokh在空时延迟分集和格状码(TCM)的基础上联合考虑了编码与调制，提出了一种适用于无线衰落信道的编码方案——空时网格编码。经过编码后的数据被分成n个数据流，然后通过n个天线同时发送到无线空间。在接收端，可以用单一天线，也可用多个天线进行接收，每一个接收天线接收到的是n个发送信号与干扰噪声线性的叠加，然后通过最大似然检测的方法，正确地识别出发送信号。

STTC的性能可以用成对差错率(PEP)来衡量，PEP为发送的码字矩阵C被接收机检测为另一个有效的码字矩阵E的概率。

STTC的设计准则为：

(1)衡量分集好处的秩准则

对于nt副天线的发送分集系统，矩阵A(c,e)满秩时将得到最大分集好处nt·nr。

(2)衡量编码好处的行列式准则

如果要设计nt·nr重分集，那么对所有不同的码字对c和e，设计时应尽可能使矩阵A(c,e)的行列式的最小值最大化。

因此，在给定分集好处的情况下，可以通过增加格状图状态的方法来提高编码增益，但同时状态数的增加必然会导致编解码复杂度的提高。由此可见，这种编码方法的缺点是，译码复杂度将随着传输速率的增加而呈指数增加。

3.2 空时分组编码

为降低译码复杂度，Alamouti提出了一种使用两副发送天线的传输方法。这种方法的译码复杂度要比空时网格编码简单得多。随后，Tarokh在正交设计理论的基础上，把Alamouti方案推广到多于两个天线的系统中，提出了正交空时分组编码[1,2]。

空时分组码运用正交设计获得两个优点[3]：在全分集时提供了最大的发送速率，而没有损失传送带宽；应用列之间的正交性，接收端可以利用简单的线性处理进行最大似然算法解码。正是由于其相对简单的译码算法和较好的性能，W采用了空时分组编码技术。空时发射分集(STTD)技术即为基于发射分集的空时分组编码[4]。

4 MIMO系统存在的问题

自上个世纪90年代末，MIMO技术就成为移动通信领域的研究热点之一，目前已经取得了不少成果。但是除了在3G系统中利用了发送分集外，MIMO技术至今还没有被商业化利用，这主要是因为MIMO技术还有很多尚未解决的问题，主要包括以下几个方面[5,6]：

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