3.9 多入多出(MIMO)技术
多入多出(MIMO)技术
信源 二进制
1
S/P 1
2
1至L L
……
OFDM 调制
信号 映 射（M-
QAM）
1
2 S/P
2
S/P 1至N
1至L L
……
OFDM 调制
……
1
N S/P
2
1至L L
OFDM 调制
图3-39 MIMO+OFDM实现框图
MIMO+OFDM系统，经过在OFDM传播系统中采用天 线阵列来实现空间分集，以提升信号质量，是MIMO与 OFDM相结合而产生旳一种新技术。它采用了时间、频率 结合空间三种分集措施，使无线系统对噪声、干扰、多径 旳容限大大增长。深刻揭示了MIMO+OFDM系统旳技术 原理与理论基础。
阵n表达，其元素是独立旳零均值高斯复数变量，各个接
受天线旳噪声功率均为 2 ；ρ为接地端平均信噪比。此时 ，发射信号是M维统计独立，能量相同，高斯分布旳复向 量。发射功率平均分配到每一种天线上，则容量公式为：
C log2[det(I N（式M 3H-H35H）)]
固定N，令M增大，使得
1 M
HH
MIMO系统在发射端和接受端均采用多种天线和多种 通道，如图3-37所示。
Hale Waihona Puke 发射天线接受天线R1(K) C1(K)
信
SI(K)
空 时
源
编
码
天 线 阵
CM(K) RM(K)
空 时 编 码
信 宿
图3-37 MIMO系统原理
传播信息流S（k）经过空时编码形成M个信息子流
Ci (k),i ，1, 2这,...M, M个子流由M个天线发送出去，经空间信道 后由N个接受天线接受，多天线接受机能够利用先进旳空
mimo(多入多出multiple-input multiple-output)原理
mimo(多入多出multiple-input multiple-output)原理1. 引言1.1 概述在现代通信领域，无线通信技术的快速发展使得越来越多的设备需要同时传输和接收大量数据。
然而，传统的单个天线的通信系统在满足高速、高容量要求上面临着很大的挑战。
为了解决这一问题，研究人员引入了多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO）技术。
MIMO技术是一种利用多天线进行数据传输和接收的技术。
通过同时使用多个发射天线和接收天线，MIMO技术可以显著提高通信系统的性能和容量。
相比于传统单天线系统，采用MIMO技术可以提供更快的数据传输速率、更好的抗干扰能力以及更广范围的覆盖。
1.2 文章结构本文将详细介绍MIMO原理及其应用。
首先，在第2部分中我们将介绍MIMO 的基本概念、系统架构以及常见的MIMO技术应用。
然后，在第3部分我们将探讨MIMO技术所带来的优势以及所面临的挑战。
接下来，在第4部分中我们将重点讨论MIMO在通信领域的广泛应用，包括在无线通信中的应用以及在5G 通信中的应用。
最后，在第5部分我们将对MIMO原理及其应用进行总结，并展望未来发展的方向。
1.3 目的本文旨在系统地介绍MIMO技术的原理、应用和发展趋势，帮助读者深入了解该技术的重要性和潜力。
通过阅读本文，读者将能够全面掌握MIMO技术在通信领域的作用，并且为未来相关研究提供参考和思路。
同时，本文也将引发读者对MIMO技术在不同领域中可能产生的创新和影响的深入思考。
2. MIMO原理2.1 MIMO基本概念MIMO，即多入多出（Multiple-Input Multiple-Output），是一种无线通信技术，在一个通信系统中同时使用多个发射天线和接收天线进行数据传输。
相比于传统的单输入单输出（SISO）系统，MIMO系统能够显著提高频谱效率和系统容量。
在MIMO系统中，每个发射天线和接收天线被视为一个独立的通信信道，并且这些通信信道之间是相互独立的。
MIMO技术原理、概念、现状简介
MIMO技术原理、概念、现状简介/2021-01-28 16:09多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多发多收天线(MTMRA，M ultiple Transmit Multiple Receive Antenna)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通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。
那么MIMO技术究竟是怎样的？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巨大推动的奠基工作那么是90年代由AT&T Bell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，在室内试验中到达了20 bit/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开展。
一句话，MIMO〔Multiple-Input Multiple-Out-put〕系统就是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-Input Single-Output〕系统，MIMO还可以包括SIMO〔Single-Input Multi-ple-Output〕系统和MISO〔Multiple-Input Single-Output〕系统。
MIMO的概念通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。
如何进行通信技术中的多输入多输出处理
如何进行通信技术中的多输入多输出处理多输入多输出（MIMO）是一种通信技术，可以有效地提高无线通信系统的容量和可靠性。
本文将介绍MIMO的基本原理、优势以及在通信技术中的应用。
MIMO是一种利用多个天线进行数据传输和接收的技术。
与传统的单输入单输出（SIMO）和单输入多输出（SISO）相比，MIMO可以同时利用多个发送和接收天线进行数据传输，从而提高了信号传输速率和系统性能。
MIMO技术的核心原理是利用信号在不同的天线之间通过多路径传播的特点，从而提高信号传输的可靠性和容量。
具体而言，MIMO利用了信号之间的独立性，通过在不同的天线上发送不同的信号，并通过接收端的线性组合来提取出原始信号。
通过这种方式，MIMO可以在相同的频谱和功率条件下实现更高的传输速率和更可靠的通信。
MIMO技术在无线通信中有许多显著的优势。
首先，MIMO可以提高信号传输的可靠性。
由于利用了多个天线进行传输和接收，MIMO可以在存在信号衰落或干扰的环境中提供更好的信号覆盖和通信质量。
其次，MIMO可以提高通信系统的容量。
通过利用多个天线进行并行传输，MIMO可以在不增加带宽或功率的情况下提高系统的数据传输速率，从而增加系统的容量。
此外，MIMO还可以提供空间分集和空间复用的功能，进一步提高系统性能和容量。
MIMO技术在许多通信领域都有广泛的应用。
在无线局域网（WLAN）中，MIMO被广泛应用于IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac等无线标准中，以提供更高的传输速率和更可靠的连接。
在移动通信中，MIMO被应用于4G LTE和5G等移动通信标准中，以提高系统容量和用户体验。
此外，MIMO还被应用于无线传感器网络、雷达和无线电广播等领域，以提高系统性能和覆盖范围。
在实现MIMO技术时，有几个关键的考虑因素。
首先，天线之间的距离和布局将影响系统性能。
通常情况下，天线之间的距离越远，系统的分集和复用性能越好。
其次，天线的数量将影响系统的容量和速率。
多输入-多输出系统的模型简化
多输入-多输出系统的模型简化的报告，800字
多输入-多输出（MIMO）系统是一种模型简化技术，它提供
了一种可靠的方法来理解复杂系统和满足不同目标。
简单地说，它可以将多个输入变量（可能不相关）和多个输出变量（也可能不相关）映射到一起，用于确定系统的运行特性。
MIMO系统利用建模过程，通过数据关联、回归分析等手段
来更好地理解系统特性，并能够对其优化。
目前，MIMO系
统的应用非常广泛，用于多个行业，如电子系统、控制系统、金融、市场分析、复杂信号处理等领域。
模型简化是一种重要的MIMO技术，它使用数学工具和技术
把复杂系统简化为更加容易理解的模型。
这种技术非常重要，因为它可以帮助我们更好地理解复杂的系统，并且能够迅速预测系统的行为，以便做出更好的决策。
模型简化的技术可以帮助开发人员快速设计出高效且适合复杂系统的控制算法。
MIMO系统和模型简化技术是互相联系的，有助于开发复杂
系统的控制解决方案。
它们可以帮助我们更快更好地理解系统运行机理，并带来更高效的系统参数设置，以满足不同目标的要求。
因此，MIMO系统和模型简化技术可以作为系统设计
的重要工具，有效的支持综合的系统。
mimo多线多传技术
现状与展望
无线通信领域 MIMO技术已经成为无线通信领域的关键技术之一， 通过近几年的持续发展，MIMO技术将越来越多地应用于各种无线通 信系统。在无线宽带移动通信系统方面，第3代移动通信合作计划 (3GPP)已经在标准中加入了MIMO技术相关的内容，B3G和4G的系 统中也将应用MIMO技术。 在无线宽带接入系统中，正在制订中的802.16e、802.11n和 802.20等标准也采用了MIMO技术。在其他无线通信系统研究中，如 超宽带(UWB)系统、感知无线电系统(CR)，都在考虑应用MIMO技术。 随着使用天线数目的增加，MIMO技术实现的复杂度大幅度增高，从 而限制了天线的使用数目，不能充分发挥MIMO技术的优势。目前， 如何在保证一定的系统性能的基础上降低MIMO技术的算法复杂度和 实现复杂度，成为业界面对的巨大挑战。
谢谢!
MIMO （多入多出技术）
什么是MIMO技术？
那么究竟什么是MIMO技术呢？通俗的说就是为了提升无线信号的 传输质量，而利用多个天线将无线信号进行同步收发的无线技术。 MIMO（Multi-input Multi-output，多输入多输出）技术在维基百科中定 义是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端 的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原 信息。 在现在主流的802.11n无线产品中，MIMO架构是标志性的无线 技术之一。在无线通信领域中，MIMO技术中的智能天线技术是具有相 当重要意义的，该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的 吞吐量、传送距离和频谱利用率。 应该说，一个无线通信系统只要其发射端和接收端同时都采用了多 个天线（或者天线阵列），就构成了一个无线MIMO系统。MIMO技术采 用空间复用技术对无线信号进行处理后，数据通过多重切割之后转换成 多个平行的数据子流，数据子流经过多副天线同步传输，在空中产生独 立的并行信道传送这些信号流；为了避免被切割的信号不一致，在接收 端也采用多个天线同时接收，根据时间差的因素将分开的各信号重新组 合，还原出原本的数据。
mimo技术
其中，Hi为第l径道衰落矩阵。
1.2MIMO系统容量
系统容量定义为在保证误码率任意小的条件下的最大发射速率。假设信道矩阵在发射端未知，在接收端已知。MIMO单径情况下对H矩阵进行奇异值分解（SVD）
H=UDVH ……(1.2.1)
……(2.1.1)
输入的高速信息比特流经串变换为M（发射天线数）个长度相同的并行低速比特流，这些低速比特流分别输入M个编码器。然后，编码比特流经过向量编码器，映射到对应的发射天线。向量编码器的作用是决定比特流与发射天线的对应关系，每一个独立子信息流称为一层。BLAST结构中，各天线发射的信号同时占用整个系统的带宽，且在收发天线位置合适时，每对收发天线对之间的信道特性会产生较大差异，接收时可以提高系统性能。系统所能达到的频带利用率和传输速率是别的无线系统所无法比拟的。
其中，D为N x M非负对角矩阵，U和V分别是N x M的酉矩阵。D的对角元素是矩阵HHH的特征值的非负平方根。把（1.2.1）代入(1.1.1)得：
r=UDVHs+u ……(1.2.2)
引入下列变换：
r’=UHr
在H-BLAST编码结构中，信息序列首先被编码，然后分离为M个子数据流。每路子流分别经调制、交织，最后分配到一根发送天线上。其编码结构图（2.2.1）如下：
mimo技术有什么用_mino技术原理解析
mimo技术有什么用_mino技术原理解析所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是MulTIple Input MulTIple Output（多入多出）的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。
然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。
为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。
由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。
所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求，而采用MIMO 的技术，推出高传输率的无线网络产品。
mimo技术的作用无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。
每份信号都是一个空间流。
使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。
MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。
MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。
提高信道的容量MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。
提高信道的可靠性利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。
多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码。
多入多出(MIMO)系统的空时处理技术及调制方式
多入多出(MIMO)系统的空时处理技术及调制方式一.介绍随着实时多媒体通信、高速INTERNET接入等数据业务的发展，提高通信系统的速率和频带利用率已成为急待解决的问题。
在无线通信系统中，提高频带利用率的方法主要有智能天线技术、MIMO技术、多载波调制及自适应编码调制技术等。
其中，MIMO技术由于能有效利用多径衰落，巨大地提高系统容量和频带利用率而成为目前国内外通信研究的热点。
MIMO系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统。
MIMO系统的系统框图如图1所示。
图1 无线MIMO系统的框图从图1可以看出，比特流在经过编码、调制和空时处理（波束成行或空时编码）后，映射成不同的信息符号，从多个天线同时发射出去；在接收端用多个天线接收，并进行相应的解调、解码及空时处理。
1995年，Emre Telatar提出了加性高斯白噪声信道下，单用户MIMO 系统的系统容量[1]。
这篇文章的公式及仿真结果表明，在信道间衰落相互独立的条件下，多天线系统所能获得的系统容量大大超过单天线系统。
1996年，Foschini指出MIMO系统能通过空间复用提高系统容量，并给出了不同天线个数时的系统容量[2]。
在[3]中，Foschini 提出一种分层空时处理方案（BLAST），这种方案在发射、接收天线个数相等的情况下，在接收端采用干扰抑制的方法逐个提取接受信号，从而去除了不同空间信号间的干扰，使系统容量随着天线个数的增加而线形增加。
Winters在[4]中给出了瑞利衰落信道下采用天线分集时无线通信系统的容量，并讨论了在接收端进行线性或非线性接收对系统容量的影响。
这几篇文章有力地证明了MIMO系统对于提高系统容量的巨大潜力，从而奠定了MIMO系统发展的基础。
近年来，人们已从各个角度对MIMO系统进行了大量的研究。
例如，在各种信道状态下MIMO系统的容量问题[5]-[9]，包括相关信道、频率选择性衰落信道、瑞利衰落信道等；MIMO系统的均衡问题[10]-[12]；MIMO系统中的空时处理技术[13]-[16]；MIMO系统的调制技术等[17]-[19]。
MIMO技术
MIMO：新一代移动通信核心技术多输入多输出（MIMO）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）。
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。
目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。
随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。
本文重点介绍MIMO 技术的五大研究热点。
MIMO信道的建模和仿真为了更好地利用MIMO技术，必须深入研究MIMO信道特性，尤其是空间特性。
与传统信道不同的是，MIMO信道大多数情况下都具有一定的空间相关性，而不是相互独立的。
在2001年11月的3GPP 会议中，朗讯、诺基亚、西门子和爱立信公司联合提出了标准化MIMO信道的建议。
3GPP和3GPP2推荐的链路级MIMO信道的建模方法有两个：基于相关（Corrlration－Based）的方法和基于子径（EAGC －A14H）的方法。
尽管3GPP和3GPP2对链路级的信道参数进行了定义，但是对于如何实现并没有达成共识。
研究信道的相关性对系统容量的影响成为MIMO技术的研究方向之一。
另外，目前对MIMO系统的研究都是假定在理想信道条件下进行的，而实际上在接收端无线传播环境中是不可能知道信道冲激响应的，因此要进行信道估计。
由于在MIMO系统中进行信道估计时，天线之间存在着干扰，因此，研究在天线之间存在干扰时的信道估计方法也是目前研究的热点。
MIMO系统的天线选择技术因为多天线需要多射频RF电路，而RF又非常昂贵，因此，寻找具有MIMO天线优点且低价格、低复杂度的最优天线子集选择技术极具吸引力。
多天线选择发送接收系统就是利用一定的准则从M根发送天线中选择MS根天线用于发送信号，同样在接收端从N根接收天线中选择NS根用于接收信号，这样就构成了选择的MS×NS的MIMO系统。
多输入多输出MIMO振动试验技术
11 201 0 年 1 2 月·环境技术
I 环境试验 nvironmental Testin g
真实 模拟产品的 实际工作 环境，如能量 分布合理 等，而且单 轴试验时间过长有可能引起产品不存在的故障模式等。
25全轴振动试验为了更快地暴露产品的薄弱环节往往采用全轴试验其效率比单轴试验高出很多一般情况下按照传统环境与可靠性试验方法即使花费很长的时间也无法完全暴露寿命期内的故障而且试验费用昂贵但采用加速试验往往只需较短时间就可以完成寿命期内所有故障的暴露
I 环境试验 nvironmental Testin g
2.1 增加推力。即试验件很大，单台推力有限，对于高量级 试验 无法实 施。一般 采用双 台、多台并 激，多个 振动台 共用 1 个平台或没有共用平台直接由多个振动台激励试验件 [3]。
2.2 复杂结构以及对方向性敏感的设备，需要模拟多维多自 由度振 动。如车辆 运输模拟、建 筑物的地 震模拟、飞行 器的惯 性组件等。
3.1 MIMO 国外发展情况 [4]。美国、日本已研制出比较成熟 的多 振动台振动 试验系统， 开始大部分 用于汽车工 业，并逐渐 在航 空航天以及 军事工业领 域广泛应用。 多输入输出 试验系统 的 核心是控 制系统， 国外如 美国 DP 公 司、日本 制系统 开发商 如 IMV 公 司等，近年已成功开 发出商品化的多 台多轴振动控制 系统。据了解，国外拥有多输入输出振动试验系统的用户很多， 如： 通用电 子、日本 国家宇 航局、德 国 BMW 公司等。 其中大 部分是多振动台和多个方向的振动试验系统。
1 引言
振动 环境是产品运 输和使用过 程中非常重要 的环境因素， 而且随着产品复杂化、智能化和高性能要求的提高，特别是航空、 航天、 船舶和车辆 等工程领 域，由于产品 结构空间的 限制以及 可靠性要求的提高，对产品振动响应的特性要求越来越苛刻。
MIMO技术
有关MIMO技术的标准
3GPP标准（WCDMA系统）
¾ 空时发送分集（Space-Time Transmit Diversity） ¾ 闭环发送分集（Closed Loop Transmit Diversity） ¾分层空时结构（Bell Laboratories Layered
Space-Time） 3GPP2标准（cdma2000系统） ¾ 空时扩频（Space-Time Spreading） ¾ 正交发送分集（Orthogonal Transmit Diversity）
容量为
M
∑ C = log2(1+ ρ* | hi |2) i=1
发送分集（1）
采用多个发送天线，一个接收天线的分集方式， 能够抗衰落 如果和接收分集保持相同的总的发送功率，则 每个发送天线的发送功率为发送分集的 1/M . 分集增益为
(|h1 |2 +| h2 |2 +K+| hM |2)/M
H = [h1, h2 ,K, hM ]
CMN ×MN
¾计算列向量 hNM ×1 = [h1 , h2 ,L , hNM ]T和矩阵
CMN×MN 的乘积，得到列向量 hN′ M ×1
¾将列向量 hN′ M ×1 进行分段，得到矩阵 hN×M ，即 为空间相关的MIMO信道
MIMO信道Shannon容量（1）
基于前面所述的信道模型，根据信息论的结论，此 MIMO系统能达到的系统Shannon容量为
在理想情况下，即MIMO信道可以等效为最大数目的独 立、等增益、并行的子信道时，得到最大的Shannon容 量(为保证系统性能比较是在相同条件下，将发射功率
归一化，每根发送天线的发射功率与 1 M 成比例)当信 道列矢量互相正交时可以达到的容量
路由器与多用户多输入多输出(MUMIMO)技术如何提高网络性能
路由器与多用户多输入多输出（MUMIMO）技术如何提高网络性能随着互联网的普及和应用场景的多样化，网络性能的需求也与日俱增。
为了满足用户对高速、稳定、可靠的网络连接的需求，技术研究人员不断探索创新，其中路由器与多用户多输入多输出（MUMIMO）技术应运而生。
本文将深入探讨MUMIMO技术在提高网络性能方面的作用和优势。
首先，我们先来了解一下MUMIMO技术的基本原理。
传统的无线网络通信方式是单用户单输入单输出（SISO），即一台路由器只能与一台设备进行通信。
而MUMIMO技术则可以同时与多个设备进行通信，显著提高了网络的吞吐量和效率。
在MUMIMO技术中，路由器配备了多个天线，每个天线可以独立地与一个设备进行通信。
通过利用无线信道的空间多样性和多路径传输，MUMIMO技术能够实现不同设备之间的并行通信。
这种并行通信不仅提高了网络的吞吐量，还能够降低网络延迟，提高用户的网络体验。
其次，MUMIMO技术的应用可以显著提高无线网络的容量。
在传统的无线网络中，由于每个无线信道只能被一个设备使用，当用户数量增加时，网络的容量将会受到限制。
而MUMIMO技术通过同时与多个设备进行通信，大大提高了网络的容量和吞吐量。
以一个家庭为例，传统的无线网络一次只能给一个设备提供服务，当多个设备同时连接时，网络性能将会下降。
而有了MUMIMO技术，路由器可以同时与多个设备进行通信，保持高速稳定的网络连接。
无论是在线观看高清视频还是进行在线游戏，用户都能够享受到更流畅、更稳定的网络体验。
此外，MUMIMO技术对于公共场所的无线网络也具有重要意义。
在机场、酒店、商场等人流量较大的场所，传统的无线网络经常出现网络拥塞和信号干扰的问题。
而MUMIMO技术的引入可以有效地提高网络的容量和覆盖范围，降低网络拥塞的风险。
用户能够更加方便地连接到网络，享受到更好的用户体验。
此外，MUMIMO技术还可以提高网络的覆盖范围和传输距离。
传统的无线网络中，由于信号衰减的问题，随着传输距离的增加，网络性能也会逐渐下降。
MIMO技术原理、概念、现状简介
MIMO技术原理、概念、现状简介/2008-01-28 16:09多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多发多收天线(MTMRA，M ultiple Transmit Multiple Receive Antenna)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通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。
那么MIMO技术究竟是怎样的？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巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell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20 bit/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。
一句话，MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统就是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-Input Single-Output）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-Input Multi-ple-Output）系统和MISO（Multiple-Input Single-Output）系统。
MIMO的概念通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。
MIMO技术
MIMO：新一代移动通信核心技术多输入多输出（MIMO）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）。
??? 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。
目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。
随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO 系统是人们研究较多的方向之一。
本文重点介绍MIMO技术的五大研究热点。
??? MIMO信道的建模和仿真??? 为了更好地利用MIMO技术，必须深入研究MIMO信道特性，尤其是空间特性。
与传统信道不同的是，MIMO信道大多数情况下都具有一定的空间相关性，而不是相互独立的。
在2001年11月的3GPP会议中，朗讯、诺基亚、西门子和爱立信公司联合提出了标准化MIMO信道的建议。
3GPP和3GPP2推荐的链路级MIMO信道的建模方法有两个：基于相关（Corrlration－Based）的方法和基于子径（EAGC－A14H）的方法。
尽管3GPP和3GPP2对链路级的信道参数进行了定义，但是对于如何实现并没有达成共识。
研究信道的相关性对系统容量的影响成为MIMO技术的研究方向之一。
??? 另外，目前对MIMO系统的研究都是假定在理想信道条件下进行的，而实际上在接收端无线传播环境中是不可能知道信道冲激响应的，因此要进行信道估计。
由于在MIMO 系统中进行信道估计时，天线之间存在着干扰，因此，研究在天线之间存在干扰时的信道估计方法也是目前研究的热点。
??? MIMO系统的天线选择技术??? 因为多天线需要多射频RF电路，而RF又非常昂贵，因此，寻找具有MIMO天线优点且低价格、低复杂度的最优天线子集选择技术极具吸引力。
MIMO技术
MIMO技术MIMO（多入多出技术（Multiple-Input Multiple-Output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。
▍MIMO概述MIMO能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。
▍MIMO关键技术空分复用（spatial multiplexing）工作在MIMO天线配置下，能够在不增加带宽的条件下，相比SISO系统成倍地提升信息传输速率，从而极大地提高了频谱利用率。
在发射端，高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流，不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。
如果发射端与接收端的天线阵列之间构成的空域子信道足够不同，即能够在时域和频域之外额外提供空域的维度，使得在不同发射天线上传送的信号之间能够相互区别，因此接收机能够区分出这些并行的子数据流，而不需付出额外的频率或者时间资源。
空间复用技术在高信噪比条件下能够极大提高信道容量，并且能够在“开环”，即发射端无法获得信道信息的条件下使用。
Foschini等人提出的“贝尔实验室分层空时”（BLAST）是典型的空间复用技术。
空间分集（spatial diversity）：利用发射或接收端的多根天线所提供的多重传输途径发送相同的资料，以增强资料的传输品质。
波束成型（beamforming）：借由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在欲传输的方向，增加信号品质，并减少与其他用户间的干扰。
预编码（precoding）：预编码主要是通过改造信道的特性来实现性能的提升。
以上 MIMO 相关技术并非相斥，而是可以相互配合应用的，如一个 MIMO 系统即可以包含空分复用和分集的技术。
▍MIMO技术优势无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。
mimo原理
MIMO原理的基本原理1. 引言多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是一种无线通信技术，通过在发送和接收端同时使用多个天线，可以显著提高无线通信系统的容量和可靠性。
MIMO技术已经广泛应用于诸如Wi-Fi、LTE、5G等无线通信标准中。
本文将详细解释与MIMO原理相关的基本原理。
2. 单输入单输出（SISO）与多输入多输出（MIMO）在传统的无线通信系统中，使用单输入单输出（Single-Input Single-Output，SISO）架构。
其中，发送端只有一个天线，接收端也只有一个天线。
这种架构限制了系统的容量和可靠性。
而MIMO技术则允许在发送和接收端同时使用多个天线。
具体来说，发送端可以有多个天线同时发送不同的信号，接收端也可以有多个天线同时接收到这些信号。
通过利用空间上的多样性和干扰消除能力，MIMO技术可以提高系统的容量和可靠性。
3. 空间复用与空间分集MIMO技术主要依赖于两个基本概念：空间复用和空间分集。
3.1 空间复用空间复用是指在同一时间和频率资源上同时传输多个独立的数据流。
在MIMO系统中，通过将不同的数据流分配给不同的天线进行传输，可以提高系统的容量。
具体来说，发送端使用线性组合将多个数据流叠加到不同的天线上进行发送，接收端则使用最大比合并等技术将多个天线接收到的信号分离出来。
空间复用可以通过两种方式实现：基于空时编码（Space-Time Coding，STC）和基于空间分集（Spatial Diversity）。
其中，基于STC的空间复用技术利用多个天线之间的相关性，在发送端对数据进行编码，并在接收端对接收到的信号进行解码。
而基于空间分集的空间复用技术则利用多个天线之间的独立性，在发送端将相同的数据流同时发送到不同的天线上进行传输，并在接收端对接收到的信号进行合并。
3.2 空间分集空间分集是指通过在发送和接收端使用多个天线，在空间上增加了系统对信道特性变化的抵抗能力。
wifi mimo原理
wifi mimo原理MIMO技术，也称为多入多出（Multiple-Input Multiple-Out-put）技术，是一种无线通信技术，利用多个天线进行数据传输和接收。
在传统的单天线系统中，只有一个天线进行数据传输和接收，而在MIMO系统中，发送端和接收端都配备了多个天线，这些天线之间相互独立，可以同时传输和接收多个数据流。
MIMO系统的模型可以用矩阵表示。
假设发送端有Nt个天线，接收端有Nr个天线，则发送端的输入向量为x=[x1,x2,...,xNt]T，接收端的输出向量为y=[y1,y2,...,yNr]T。
MIMO系统可以表示为：y=Hx+n，其中H为大小为Nr×Nt的复数矩阵，称为信道矩阵；n为大小为Nr×1的噪声向量，符合高斯分布，均值为0，方差为σ2。
MIMO技术的核心是利用多个天线进行数据传输。
在发送端，MIMO技术将数据分成多个子流，并分别通过不同的天线进行传输。
在接收端，MIMO 技术将接收到的信号进行处理，并利用信道状态信息来还原原始数据。
MIMO技术的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 信道估计：在MIMO系统中，每个天线之间都存在不同的信道。
在进行数据传输之前，需要先对信道进行估计。
信道估计的目的是确定每个天线之间的信道状态信息，包括信道响应、幅度和相位等。
这些信息可以帮助接收端还原原始数据。
2. 信号发送：在信道估计完成之后，发送端将数据分成多个子流，并分别通过不同的天线进行传输。
每个子流都会经过不同的信道，因此在接收端，需要对每个子流进行处理，以还原原始数据。
3. 信号接收：在接收端，多个天线接收到的信号将被组合起来，并进行信号处理，从而还原原始数据。
在进行信号处理之前，需要先对信号进行分离。
分离的目的是将每个子流分别提取出来，从而进行单独的处理。
4. 信号处理：在信号分离完成之后，接收端将每个子流进行单独的处理。
处理的过程包括信号解码、信号恢复和信道补偿等。
mimo技术
浅谈MIMO技术一、MIMO技术的概念多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）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，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。
它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。
图1是MIMO系统的一个原理框图,发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号。
根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。
空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收可靠性。
举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线n 根接收天线，发送信号通过n 个不同的路径。
如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n 。
对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。
在一个具有m根发射天线n 根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。
目前在MIMO系统中常用的空间分集技术主要有空时分组码（Space Time Block Code，STBC）和波束成形技术。
STBC是基于发送分集的一种重要编码形式，其中最基本的是针对二天线设计的Alamouti方案，具体编码过程如图2所示。
可以发现STBC方法，其最重要的地方就是使得多根天线上面要传输的信号矢量相互正交，如图2-19中x 1和x 2的内积为0，这时接收端就可以利用发送端信号矢量的正交性恢复出发送的数据信号。
使用STBC技术，能够达到满分集的效果，即在具有M根发射天线N 根接收天线的系统中采用STBC技术时最大分集增益为MN。
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MIMO系统在发射端和接收端均采用多个天线和多个 通道，如图3-37所示。
发射天线
R1(K) C1(K)
接收天线
信 源
SI(K)
空 时 编 码
CM(K)
天 线 阵
RM(K)
空 时 编 码
信 宿
图3-37
MIMO系统原理
传输信息流S（k）经过空时编码形成M个信息子流 ，这M个子流由M个天线发送出去，经空间 信道后由N个接收天线接收，多天线接收机能够利用先进 的空时编码处理技术分开并解码这些数据子流，从而实现 最佳处理。MIMO是在收发两端使用多个天线，每个收发天 线之间对应一个MIMO子信道，在收发天线之间形成 信道矩阵H，在某一时刻t，信道矩阵如（式3-34）所示。
MIMO技术的应用方案 3.9.2 MIMO技术的应用方案
前面分析指出MIMO技术优势明显，但对频率选择性衰 落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选择性衰落的 能力。因此将两种技术有效整合，便成为最佳的实用方案 ，如图3-38所示。图中，数据进行两次串并转换。首先将 数据分成N个并行数据流，将这N个数据流中的第n（n [1 ，N]）个数据流进行第二次串并转换成 L个并行数据流， 分别对应L个子载波，接着对这L个并行数据流进行IFFT变 换，再将信号从频域转换到时域，然后从第 n（n [1， N]）个天线上发送出去。这样共有NL个M-QAM（正交振幅 调制）符号被发送。整个MIMO系统假定具有N个发送天线 ，M个接收天线。在接收端第m（m [1，M]）个天线接收
在实际的通信环境中，信号往往是通过周围物体的多 次反射和散射才到达接收天线的，这被称为径，信号的多 径传送会产生多径干扰，从而引起信号的衰落，因而一直 被认为是不利信号准确传输的有害因素。克服的方法是采 用分集的方法——它含有“分散”和“集合”二重含义， 一方面它将载有相同信息的几路信号通过相对独立的途径 （利用多发射天线）分散传输，另一方面设法将分散传输 到接收点的几路信号最有效地收集起来（利用多接收天 线），因为安排恰当的多副天线提供的多个空间信道，不 会全部同时受到衰落，因此有降低信号电平的衰落幅度的 作用，具有优化接收的含义。
MIMO技术原理 3.9.1 MIMO技术原理
MIMO技术的实质是为系统提供了空间复用增益和空间 分集增益。 信号在传送中遇到物体发生反射和散射，产生多条路 径，MIMO技术将这些路径变为传送信息子流的“虚拟信道 ”。在接收端可用单一天线，也可用多个天线进行接收， 当然每个接收天线接收到的是所有发送信号与干扰信号的 叠加，MIMO的空时解码系统利用数学算法拆开和恢复纠缠 在一起的传输信号并将它们正确地识别出来。
3.9 多入多出 (MIMO)技术
学习目标
掌握多输入多输出系统（MIMO）的基本原理 掌握多输入多输出系统（MIMO）的核心技术与应用方案
3.9 多入多出 (MIMO)技术
3.9.1 MIMO技术原理 3.9.2 MIMO技术的应用方案
MIMO（Multiple Input-Multiple output）即多入 多出技术，是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它 扩展了一维智能天线技术，具有极高的频谱利用率，能在 不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量，且信道可 靠性大为增强，是新一代无线通信系统（即所谓的Beyond 3G/4G）采用的核心技术之一。目前，世界各国学者都在 对MIMO的理论、性能、算法和实现等各方面进行着广泛的 研究，MIMO技术已成为通信技术发展中最为炙手可热的课 题。 MIMO是指信号系统发射端和接收端，分别使用了多 个发射天线和接收天线，因而该技术被称为多发送天线和 多接收天线（简称多入多出）技术，它可看着是分集技术 的一种衍生。
固定N，令M增大，使得 量的近似表达式：
，这时可以获得到容 （式3-36）
det代表行列式， 代表M维单位矩阵， 表示的共扼转 置。 从上式可以看出，此时的信道容量随着天线数的增加而 线性增大。即可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量， 在不增加带宽和天线发射功率的情况下，频谱利用率可以成 倍地提高，充分展现了MIMO技术的巨大优越性。
到的第l（l [1，L]）个子载波的接收信号为： （l=1，….，L） （式3-37） 其中 是第l个子载波频率上的从第n个发送天线到第m 个接收天线之间的信道矩阵，并且假定该信道矩阵在接收端 是已知的， 是第l个子载波频率上的从第n个发送天线发送 的符号， 是第l个子载波频率上的从第m个接收天线接收到 的高斯白噪声。这样在接收端接收到的第l个子载波频率上 的N个符号可以通过V-BLAST算法进行解译码，重复进行L 次 以后，NL个M-QAM符号就可以被恢复出来。
（式3-34） 其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益。
M个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一个频 带，因而并未增加带宽。若各发射天线间的通道响应独立 ，则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行 的信道独立传输信息，必然可以提高数据传输速率。对于 信道矩阵参数确定的MIMO信道，假定发射端总的发射功率 为P，与发送天线的数量M无关；接收端的噪声用 矩阵 n表示，其元素是独立的零均值高斯复数变量，各个接收 天线的噪声功率均为 ；ρ为接地端平均信噪比。此时 ，发射信号是M维统计独立，能量相同，高斯分布的复向 量。发射功率平均分配到每一个天线上，则容量公式为： （式3-35）
1 S/P 1 1至L 2……来自OFDM 调制L
1 2 信源 二进制 信号 映 射（MQAM） S/P 1至N S/P 1至L 2
……
OFDM 调制
L
图3-39 MIMO+OFDM实现框图
…… …
1 N S/P 1至L 2 L OFDM 调制
MIMO+OFDM系统，通过在OFDM传输系统中采用天线阵列 来实现空间分集，以提高信号质量，是MIMO与OFDM相结合 而产生的一种新技术。它采用了时间、频率结合空间三种 分集方法，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增 加。深刻揭示了MIMO+OFDM系统的技术原理与理论基础。