MIMO系统的信道容量分析
MIMO系统的信道容量分析
摘要MIMO技术是无线通信技术发展的一次重大飞跃，它能够突破无线频率资源限制，大幅度提高无线通信系统效率，被认为是无线通信技术未来发展的方向。
然而，MIMO技术也彻底打破传统的无线通信模式，它要求系统使用多根发射和接收天线同时地发射和接收数据，使得无线通信系统结构、分析方法、调制、编码、信道估计、检测和多址方式等各个方面面临挑战。
本文在国内外相关研究工作的基础上，针对MIMO信道容量理论进行深入研究。
首先介绍了MIMO的研究现状，包括已取得的进展和存在的问题。
并在移动无线信道特点的基础上，阐述了MIMO信道的特征，建立了数学模型。
然后，仿真了数种典型恒定信道参数系统的容量以及空间相关性对信道容量的影响，进而得出结论：MIMO系统可以有效的提高信道容量, 但是由于天线之间相关性的影响，MIMO系统容量也有所下降。
其次，分析了STBC系统的容量，并将其与全开环MIMO系统的容量进行了比较。
最后重点实现了OFDM技术的仿真，并讨论了MIMO-OFDM系统在频率选择性信道下的容量以及多径和空间相关对其系统容量的影响。
关键词：多输入多输出信道容量空间相关性空时分组码正交频分复用AbstractMultiple-input-multiple-output(MIMO) technology is a significant breakthrough in the development of wireless communication technologies. It can get rid of the constraint of radio frequency resource and greatly increase the spectral efficiency of wireless systems, and thus is considered as the future development trend of wireless communication technologies. However, MIMO technology thoroughly breaks the mode of traditional wireless communications, since it requires multiple transmit and receive antennas to simultaneously transmit and receive data information in the same time, which challenges all the aspects of wireless communications including system architecture, analytical methods, modulation, coding, detection, channel estimation, multiple access, and so on. On the basis current research works, this paper investigates MIMO channel capacity . Firstly, the author introduces the current study of MIMO, include the inprovements which were received and the challenges which are faceing to.Then, it analyses the wireless channels, and expounds the MIMO channel characteristic, and models the MIMO channel . Secondly, it simulates the capacity of several typical invariableness parameter channels and the impact of channel space correlation on the capacity of MIMO system . From the simulation, we can take the conclusion that MIMO system can effictively improve thannel is decreased. Thirdly, it analyzes the capacity of STBC system , then comparises the capacity of MIMO system and STBC.Finally,it is simulated the Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM), and discussed that the capacity of MIMO-OFDM system over frequency selective fading channels,then simulated the impe capacity of channel, but due to the impact of channel space correlation, the capacity of chact of multiple paths and channel space correlation on the capacity of MIMO – OFDM system .Key words：MIMO channel capacity correlation STBC OFDM目录摘要 (I)Abstract (II)第1章MIMO系统概述 (1)1.1 无线通信的发展概况 (1)1.2 MIMO系统的发展 (2)1.2.1研究的背景和意义 (2)1.2.2已取得的进展 (4)1.2.3存在的问题 (5)1.3 MIMO技术简介 (7)1.3.1 MIMO 系统的概念 (7)1.3.2 MIMO 系统的特点 (9)第2章无线MIMO空时信道的一般理论 (11)2.1 移动无线信道的衰落特性 (11)2.1.1 无线移动信道传播特性 (11)2.1.2三种经典的衰落分布 (13)2.2 无线MIMO空时信道模型 (14)2.2.1 信道矩阵H的计算 (15)2.2.2 信道模型 (16)第3章 MIMO系统的容量 (18)3.1 引言 (18)3.2 恒参信道条件下的MIMO信道容量分析 (19)3.2.1各种系统的信道容量 (19)3.2.2 信道容量的仿真结果比较 (24)3.3 信道相关对MIMO信道容量的影响 (25)3.3.1 信道相关性的定义 (26)3.3.2 相关信道模型 (27)3.3.3 相关信道下容量的分析 (28)第4章 STBC系统的信道容量分 (30)4.1 STBC概述 (30)4.1.1 空时分组码的研究现状 (30)4.1.2 STBC原理 (30)4.1.3 STBC构造 (31)4.2 STBC的容量分析与仿真 (32)4.2.1 STBC的容量分析 (32)4.2.2 STBC信道容量的仿真与分析 (33)第5章 MIMO-OFDM系统的容量分析 (36)5.1 引言 (36)5.1.1 OFDM 技术 (36)5.1.2 MIMO-OFDM 技术 (39)5.2 MIMO-OFDM系统模型 (41)5.3 MIMO-OFDM各态历经容量分析与仿真 (42)5.3.1 MIMO-OFDM各态历经容量 (42)5.3.2 MIMO-OFDM各态历经容量的仿真与分析 (43)结论 (45)致谢 ......................................... 错误!未定义书签。
MIMO系统的原理及容量分析
MIMO 系统的原理及容量分析张大朋（班级：011291，学号：01129016）Email:captaindp@ 电话：187xxxxxxxxProject website:摘 要：本文简要讨论了无线通信系统中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO ）这一技术的原理及性能。
通过分析MIMO 系统的原理和在平坦衰落信道与频率选择性衰落信道条件下的容量，及与传统的单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统容量的比较，论证了这一技术对无线通信的系统容量的提高。
关键词：MIMO ；系统容量；无线通信Principle and Capacity Analysis of MIMO SystemDapeng Zhang(Class:011291，Student No:01129016)Email: captaindp@ Telephone number:187xxxxxxxxProject website:Abstract:This article briefly discusses the instrument and performance of Multiple-Input Multiple-Output( MIMO) in wireless communication system.By analyzing the principle and the performance of MIMO systems in the condition of flat fading channel and frequency selective fading channel capacity and comparing MIMO with Single Input Multiple Output(SIMO) system,proving that this technology improved the capacity of wireless communications.Key words:MIMO;system capacity;wireless communications1 引言在传统的无线通信系统中，发射端和接收端通常是各使用一根天线，这种单天线系统也称为单输入和单输出（Single Input Single Output ，SISO ）。
MIMO信道容量计算公式
MIMO信道容量计算公式
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）是一种通过同时使用多个发射天线和接收天线来增加无线通信系统容量的技术。
MIMO技术可以利用信道的冗余和多路径效应，提高信号的传输速率和可靠性。
1.SISO信道容量计算公式：
SISO信道容量的计算公式使用香农公式，用于计算传输速率。
香农公式如下：
C = B * log2(1 + SNR)
其中，C是信道容量，B是带宽，SNR是信噪比（Signal-to-Noise Ratio）。
SISO信道容量计算公式适用于只有一个天线的系统。
2.MIMO信道容量计算公式：
C = log2(det(I + H*SNR*H^H))
其中，C是信道容量，H是MIMO信道的传输矩阵，SNR是信噪比。
除了以上基本的MIMO信道容量计算公式，还有一些进一步考虑调制方式、信道状态信息等因素的改进公式，如ZF（Zero Forcing）和MMSE （Minimum Mean Square Error）等方法，用于提高MIMO系统的容量。
这些方法考虑了天线之间的干扰和多径效应，可以优化信号的传输和接收性能。
总结起来，MIMO信道容量的计算公式可以通过SISO信道容量公式和MIMO信道容量公式来表示，具体的计算方法需要综合考虑信道状况和系
统参数，并结合数值计算方法进行分析。
通过合理设计和优化，MIMO技术可以显著提高无线通信系统的容量和性能。
MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真剖析
MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真剖析学校代码 14199 学号 00909002 分类号密级本科毕业论文（设计）MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真教学部信息工程教学部专业名称通信工程年级 2021级学生姓名包宇坤指导教师黄威2021 年 5月 21 日本科毕业论文(设计)MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真摘要：MIMO技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术。
多输入多输出技术是近年来无线通信领域理论研究的一个重大突破。
该技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。
众所周知,信道容量表示一个通信系统的极限传输率。
由于对容量分析结果会对实际通信系统的设计提供理论依据和指导。
因此,对MIMO系统信道容量的分析无疑是一个重要而基本的研究课题。
本文对MIMO系统进行了研究,主要集中在MIMO系统的信道容量分析。
首先从MIMO的概念入手，介绍了当前的无线通信技术。
然后围绕MIMO无线通信系统进行了展开，介绍了MIMO技术的基本原理、空时编码技术和MIMO系统的模型与容量。
随后对仿真软件MATLAB做了简单的介绍。
最后应用MATLAB软件对不同发射天线、不同接收天线、不同信噪比下的MIMO系统容量进行计算机仿真，并对仿真结果进行了分析。
关键字：MIMO技术,信道容量,空时编码,无线通信本科毕业论文(设计)Channel capacity of MIMO systems analysis and Matlab simulationAuthor ：Bao YukunTutor ：Huang WeiAbstract：Multiple-input-multiple-output (MIMO) is a communication technology thatmultiple antennas are set transmitters and receivers. It is an important breakthrough in the area of wireless communication. The system capacity and frequency spectrum efficiency of communication systems can be improved by this technology without extra frequency bandwidth and with no additional power expenditure. MIMO is becoming a key technology of the new generation high data rate wireless mobile communication system. As well known , the channelcapacity of a communications system is the limit of the transmission rate. The analysis results of capacity can provide the theoretical basis and guidance to the actual capacity communications system designed. Therefore, the MIMO system channel capacity analysis is an important and basic research topics.This paper investigates the MIMO system, mainly concentrated in thecapacity of the MIMO system. First of all, from the perspective of the concept of MIMO, this paper introduces the current wireless communication technologies. Then revolves around MIMO wireless communication system, introduces the basic principle of MIMO technology space-time coding technique and model and the capacity of MIMO system. After this, the paper makes a simple introduction about the simulation software MATLAB. At last, applies MATLAB software to simulate this system in different transmitting antenna, different receiving antenna and different signal to noise ratio. And make some analysis of the simulation results.Keywords：MIMO technology，channel capacity，Space-Time Coding，wirelesscommunication本科毕业论文(设计)目录第1章绪论 1 1.1MIMO的概念 11.2无线MIMO技术的研究现状 2 1.3 论文的主要内容 3 第2章 MIMO无线通信系统 42.1 MIMO技术的基本原理 4 2.2空时编码技术 5 2.2.1 空时编码技术及其分类 5 2.2.2 空时编码技术的应用前景 6 2.3 MIMO系统信道容量6 2.3.1 MIMO系统信道模型 62.3.2 MIMO系统信道容量推导 9 第3章 MIMO系统容量仿真 143.1 MATLAB简介 14 3.2搭建MATLAB仿真平台 14 3.3 MIMO系统信道容量的仿真和结果分析 16 结论18 致谢 19 参考文献 20 附录21本科毕业论文(设计)第 1 页第1章绪论未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。
MIMO信道的信道容量
Pi 1/ 0 1/ i 0 P
其中 0 为某个门限值。由此得到信道容量为
i 0 i 0 （1-6）
C B log 2 (
i: i 0
i ) 0
对于有一个发送天线和多个接收天线的单入多出系统，或者有多个发送天线 一个接收天线的多入单出系统，也可以定义出收发都有理想信道信息时的容量。 这些信道可以通过多天线获得分集增益和阵列增益，但没有复用增益。当发送端 和接收端都已知信道信息时， 其容量等于信号在发送端或接收端进行最大比合并 后得到的 SISO 信道的容量为
1 引言
信道容量的计算是研究噪声信道的主要关注点之一。信道容量的定义是以任 意小的差错率传输信息的最大速率，它建立了可靠通信的基本极限。因此，信道 容量广泛应用于衡量通信系统的性能。本文的主要目标是研究与 MIMO 无线信 道有关的信道容量。 MIMO 信道的香农容量是能够以任意小的差错率传输的最大数据率。中断容 量则定义为能使中断率不超过某个数值的最大数据率。 信道容量的大小和收发两 端是否已知信道增益矩阵或其分布有关。 下文先给出不同信道信息假设下静态信 道的容量，它是其后讨论的衰落信道容量的基础。
MIMO 信道的信道容量
摘要
由于 MIMO 可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损（transmit power expenditure）的情况下大幅地增加系统的资料吞吐量（throughput）及传送距离， 使得此技术于近几年受到许多瞩目。MIMO 的核心概念为利用多根发射天线与 多根接收天线所提供之空间自由度来有效提升无线通信系统之频谱效率， 以提升 传输速率并改善通信品质。研究 MIMO 信道的容量是对 MIMO 进行深入分析的 基础，本文分析了 MIMO 信道的容量计算方法，分别介绍了在静态信道中的注 水法、平均功率分配法信道容量，以及衰落信道中遍历容量和中断容量。 关键词：MIMO，信道容量，注水法，平均功率分配，遍历容量，中断容量
MIMO通信系统的信道容量分析及MATLAB仿真实现
３ ＭＩ ＭＯ 系 统 信 道 模 型
研 究 ＭＩ ＭＯ系统 必 须考虑 信 道模 型 ， 设研 究 的信道 为基 于瑞 利衰 落 的随机信 道 ， ＭＩ 设 ＭＯ系统 信道模 型有 Ｊ Ｖ根发 射 天线 和 Ｍ 根接 收天 线 ，信道矩 阵 Ｈ（ Ｊ 表 示第 ｉ 发射 天线 到第 ７ 接 收天线 的信道 衰落 系 ｉ） ， 根 根 数 ，每根 发射 天线 的功 率为 Ｐ Ⅳ，每 根接 收天 线 的噪声 功率 为 ，故 信 噪 比 Ｓ Ｒ为 ： ＝Ｐ／ Ｉ．通过分 ／ Ｎ ４ 】
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐｒ ２０１ ． ２
ＭＩ ＭＯ通信系统 的信道容 量分析及 ＭＡ Ｌ Ｂ仿真实现 ＴＡ
朱琳璐
（ 丽水广播 电视 大 学 ，浙 江 丽水 ３ ３ ０ ２ ０ ０）
摘
要 ：在 多入 多 出（ ＭＯ） ＭＩ 系统原 理和模 型 的基础 上 ，分析 了基 于单入 单 出（Ｉ Ｏ 、单入 多 出（ Ｉ ＳＳ ） ＳＭＯ） 、多
解信道特征矩阵 Ｑ的特征值 ，由香农公式导出 ＭＩ ＭＯ信道容量 Ｃ＝ ｏ：ｅｌ ＋Ｐ（￣） ｝ Ｗｌ ｄｔ 【／ ｒ 】 ，其中威沙 ｇ ｛ Ｎ Ｑ
特矩 阵 Ｑ＝ＨＨ“，Ｍ ＜Ｎ ；Ｑ＝日“ ， Ｍ ≥Ｎ ； Ｉ 是 ｍｉ（ ｎ Ｍ，Ｎ） 阶单位 矩 阵 ；Ｗ 为 每个子 信道 的带宽 ，
还是 提高 频谱 的资源 利用率 ．在无线 通信 中，使 用 多输入 、多输 出（ ＭＯ：Ｍｕｔ ｌ Ｉｐ ｔ ｌｐｅＯｕｐ ｔ ＭＩ ｌｐｅ ｎ ｕ— ｔ ｌ— ｔｕ） ｉ — Ｍｕ ｉ
技术 既能增 加 系统容量 ，也 能增强 系统 性能 ，在其 他条 件相 同 的前 提下 ，可 以成倍地 提 高频谱 效率 ．
‘４ １ ５‘
mimo信道容量例题
mimo信道容量例题好，今天我们聊聊一个让大家有点头疼的东西——MIMO信道容量。
听起来是不是挺高大上的？其实呢，说白了，就是在无线通信中，如何让信号跑得又快又稳，尽可能地传输更多的信息。
你想象一下，咱们每个人手机上都差不多装了一个“信号小助手”，负责把咱们的信息传到对方那儿。
而这个MIMO系统就是让这个“小助手”变得更强大，让它在信号特别复杂的环境中也能顺利工作。
想象一下，有多少时候你在家里拿着手机蹲在角落里，手机信号老是断断续续的，感觉信号都在跟你捉迷藏。
这时候，MIMO就像是一个魔法师，它通过多条“信号通道”把你的信息送得又快又准。
好啦，不卖关子，咱们来说说MIMO信道容量这个东西。
信道容量，简单来说，就是你能通过这个“信号通道”传输的信息量。
你想，信号传输得多，带宽就大，咱们能传输的视频、语音、数据就多，速度也就快！但是，问题来了，信号就像交通一样，太多车上路，容易堵车。
那么问题是，怎么避免拥堵呢？MIMO系统就是让你能在同一条“信号道路”上开多辆车，每辆车的速度都快，互不干扰。
就是这么神奇的一个概念！要是你对这块有点兴趣，那咱就稍微深入一点。
MIMO系统通过在发射端和接收端使用多个天线，模拟了多个独立的“信号通道”。
简单点说，就是一台手机上不仅有一个发射天线，它可能有两个，三个，甚至更多。
而且接收端也一样。
所以，你不光是用一个信号在传输，而是多个信号同时工作，互不干扰，反而能让信息通过更多的路径，传得更快、更稳。
这个就像是大街上有好多条车道，你的车不再挤在一条车道上，而是能在多个车道上行驶，分担了交通压力。
结果呢？车流量大了，速度也快了。
你可能会问，听起来这么好，为什么大家都不直接用MIMO呢？哎呀，别急，事情没那么简单！就像大街上如果车道不够宽，车就容易堵一样，MIMO信号传输也有个限制，那就是“信道容量”。
信道容量不是说你有几条车道就能解决问题，而是看你每条车道的“宽度”和“效率”。
MIMO系统及其信道容量分析
科 黑江— 技信总 — 龙— —
ＭＩ ＭＯ 系统及其信道 容量分析
史 律
（ 南京信 息职 业技 术 学院 ， 苏 南 京 ２０４ ） 江 １０６
摘 要： 主要介绍 了ＭＩ ＭＯ系统的由来， 以及对其主要的研 究历程 ， 在此基础上给 出了Ｍ１ ＭＯ系统的模型 ， 以及 Ｍ ＭＯ系统输入输 出的表达式， Ｉ 最后还
一
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［］ａｒｔ ．＆ Ｇ ｙｒ ．（ ０） ｉｅｅｔｌｒ— ２Ｂ ｒ ｔ ， ｅ ，Ｋ ｕｅ ，Ｃ ２ ８．Ｄｆ ｒ ｉ ｅ ０ ｆ ｎａ
ｓ ｏ ｓ ｓ ｏ ｍｐ ｉ ｉｎ ｎ ｅ ｔ ｅ ｉ ｐ ｒ ｎ ａ ｄ ｐ ｎ ｅ ｆ ａ ｈ ｂ ａ ｓ ａ ｄ ｒｐ ｉ ｓ ｎ ｒ ａ ａ ｎ ｌ ｉ ｉ ｓｒ ａ ｈ ｂ ｔｔ ｏ ｌｎ ｓ ｉｔ｝ ａ ｅ ｓ ｉ ｗ ｓｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｉ ｓ ｔ ａ ｄ ｕ ｅ ｄｓｒ ｂ ｎ ｅ ｎ ｅ ｔｒ ｅ ａ ｒ
进 一 步分析 了 Ｍ１ 系统 的信 道容 量 。 ＭＯ 关 键词 ： ＭＯ： ＭＩ 空时编 码 ： 道 容量 信
１ Ｍ ＭＯ技 术 的 由来 Ｉ 位 为 ｎ ｔ Ｈ 。 在 接 收 端 ａｓ ｚ
多输入多输 出（ ＭＯ） ＭＩ 技术是 目前无线通信 算法研究中的一个热点 ，实际上 Ｍ ＭＯ技术 由来 Ｉ 已久， 早在 １０ ９８年 Ｍａｃｎ 就提 出用它来抗衰落。 ｒｏｉ 在２ ０世纪 ７ ０年代有人提出将多输人多输出技术 用于通信系统，但是对无线移动通信系统多输人 多输出技术产生巨大推动的奠基工作则是 ２ 世 ０ 纪 ９ 代 由 Ａ ＆ ｅ 实 验 室 的学 者 完 成 的 。 ０年 Ｔ Ｔ Ｂｌ ｌ １９ ９５年 Ｔ ｌ ａ 给出了在衰落情况下的 ＭＩ Ｏ信 ｅａ ｒ ｄ Ｍ 道 容量 ；９６年 Ｆ ｓｉｉ 出 了一种 多输 入 多输 出 １９ ｏｈｎ给 处 理 算 法— — 对 角 一 尔 实 验 室 分 层 空 时 （ 贝 Ｄ— Ｂ Ａ Ｔ 算法。１９ 年 Ｔｒｋ Ｌ Ｓ） ９８ ａｏｈ等讨论 了用于多输 人多输出的空时码的研究 ；９８年 Ｗｏ ｎｋ 等 １９ Ｗａｓｙ 人采用垂直一 贝尔实验室分层空时 （ — Ｌ ｓ ） Ｖ Ｂ Ａ Ｔ 算 法建立了一个 ＭＩ Ｏ实验室系统，在室内实验 中 Ｍ 达到了 ２ｂ ｓ／ ｚ ０ ｉ ｓ 以上的频谱利用率，这一频谱 ｔ Ｈ ／ 利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各 国学者的极大关注，并使得 Ｍ ＭＯ系统的研究工 Ｉ 作得 到 了迅速 发展 。 ２ＭＩ ＭＯ系统 模 型 简单说来 ， Ｍ ＭＩ Ｏ系统就是利用 多天线来抑 制信道衰落 ， ＭＯ系统一般在发射端和接收端 ＭＩ 都采用多根天线，考虑由 Ｎ 根发射天线和 Ｎ 根 Ｔ 接收天线构成的 ＭＩ Ｏ系统 ，其系统框图如 图 １ Ｍ
MIMO系统的原理及容量分析
MIMO系统的原理及容量分析MIMO (Multiple Input Multiple Output)系统是一种利用多个天线实现的无线通信系统。
相对于传统的单输入单输出（SISO）系统，MIMO系统可以显著提高信号传输的质量和容量。
本文将介绍MIMO系统的原理以及容量分析。
MIMO系统的原理是利用多个天线在发射端和接收端之间实现多路径信号的传输和接收。
与SISO系统相比，MIMO系统可以同时发送和接受多个独立的数据流。
通过多个天线同时工作，MIMO系统可以在相同的频谱带宽和发射功率下实现更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力。
在MIMO系统中，发射端将输入的数据流通过独立的天线发送，接收端则通过多个天线接收到来自不同路径的信号。
每个接收天线可以接收到与发射天线相对应的信号，这些信号在传输过程中经历了不同的路径和衰减。
接收端通过对接收到的信号进行处理和合并，可以恢复出原始的信号流，从而提高系统的容量和性能。
MIMO系统的容量分析是评估系统的性能和限制的关键方法。
MIMO系统的容量主要由两个因素决定：空间多样性和信道状态信息。
空间多样性是指通过使用多个天线来利用信号在空间中的不同路径，从而提高系统的信号传输质量。
信道状态信息是指发送和接收端对信道状况的了解，包括信道增益、相位等信息。
MIMO系统的容量可以通过计算信道容量来评估。
信道容量表示在给定的信号传输条件下，所能达到的最大数据传输速率。
对于MIMO系统，信道容量可以通过计算信道的奇异值分解（SVD）来获得。
通过SVD分解，可以将原始信道分解为多个独立的子信道，每个子信道都具有不同的信道增益。
系统的总容量等于各个独立子信道容量的总和。
对于一个MIMO系统，其容量与天线的数量、信道状况和调制方式等因素密切相关。
通常情况下，增加天线的数量可以提高系统的容量。
在理想的条件下，如果天线数量等于信道的最小维度（最小值为发射端和接收端天线数量的较小值），则可以实现系统的最大容量。
MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真剖析
学校代码 14199 学号 00909002 分 类 号 密级本科毕业论文（设计）教 学 部 信息工程教学部专业名称 通信工程年 级 2009级学生姓名 包宇坤指导教师 黄 威2013 年 5月 21 日 MIMO 系统的信道容量分析 及Matlab 仿真MIMO系统的信道容量分析及Matlab仿真摘要：MIMO技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术。
多输入多输出技术是近年来无线通信领域理论研究的一个重大突破。
该技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。
众所周知,信道容量表示一个通信系统的极限传输率。
由于对容量分析结果会对实际通信系统的设计提供理论依据和指导。
因此,对MIMO系统信道容量的分析无疑是一个重要而基本的研究课题。
本文对MIMO系统进行了研究,主要集中在MIMO系统的信道容量分析。
首先从MIMO的概念入手，介绍了当前的无线通信技术。
然后围绕MIMO无线通信系统进行了展开，介绍了MIMO技术的基本原理、空时编码技术和MIMO系统的模型与容量。
随后对仿真软件MATLAB做了简单的介绍。
最后应用MATLAB软件对不同发射天线、不同接收天线、不同信噪比下的MIMO系统容量进行计算机仿真，并对仿真结果进行了分析。
关键字：MIMO技术,信道容量,空时编码,无线通信Channel capacity of MIMO systems analysis and Matlab simulationAuthor ：Bao YukunTutor ：Huang Wei Abstract：Multiple-input-multiple-output (MIMO) is a communication technology that multiple antennas are set transmitters and receivers. It is an important breakthrough in the area of wireless communication. The system capacity and frequency spectrum efficiency of communication systems can be improved by this technology without extra frequency bandwidth and with no additional power expenditure. MIMO is becoming a key technology of the new generation high data rate wireless mobile communication system. As well known , the channel capacity of a communications system is the limit of the transmission rate. The analysis results of capacity can provide the theoretical basis and guidance to the actual capacity communications system designed. Therefore, the MIMO system channel capacity analysis is an important and basic research topics.This paper investigates the MIMO system, mainly concentrated in the capacity of the MIMO system.First of all, from the perspective of the concept of MIMO, this paper introduces the current wireless communication technologies.Then revolves around MIMO wireless communication system, introduces the basic principle of MIMO technology space-time coding technique and model and the capacity of MIMO system. After this, the paper makes a simple introduction about the simulation software MATLAB.At last, applies MATLAB software to simulate this system in different transmitting antenna, different receiving antenna and different signal to noise ratio. And make some analysis of the simulation results.Keywords：MIMO technology，channel capacity，Space-Time Coding，wireless communication目录第1章绪论 11.1MIMO的概念 11.2无线MIMO技术的研究现状 21.3 论文的主要内容 3 第2章MIMO无线通信系统 42.1 MIMO技术的基本原理 42.2空时编码技术 52.2.1 空时编码技术及其分类 52.2.2 空时编码技术的应用前景 62.3 MIMO系统信道容量 62.3.1 MIMO系统信道模型 62.3.2 MIMO系统信道容量推导9 第3章MIMO系统容量仿真143.1 MATLAB简介143.2搭建MATLAB仿真平台143.3 MIMO系统信道容量的仿真和结果分析16 结论18 致谢19 参考文献20 附录21第1章绪论未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。
MIMO系统信道容量的分析
目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)1绪论 (2)1.1多输入多输出系统概论 (2)1.1.1什么是多输入多输出 (2)1.1.2多输入多输出的优点 (2)1.2多输入多输出技术分类 (2)1.3多输入多输出研究现状 (3)1.3.1取得的进展 (3)1.3.2存在的问题 (3)1.4多输入多输出应用前景 (4)1.4.1无线宽带移动通信系统 (4)1.4.2传统蜂窝移动通信系统 (5)1.5本论文的主要内容 (5)2MIMO无线通信系统 (6)2.1MIMO系统的信道容量 (6)2.1.1MIMO信道模型 (6)2.1.2SISO信道容量 (8)2.1.3MIMO信道容量 (8)2.2无线通信衰落特性 (9)2.2.1无线信道传播特性 (9)2.2.2三种经典的衰落分布 (10)3MIMO系统信道容量分析 (12)3.1平均功率分配的MIMO信道容量 (12)3.2MIMO系统遍历信道容量 (12)3.3MIMO系统发射端已知的信道容量 (14)4MIMO信道模型的仿真设计 (17)4.1MIMO系统的遍历信道容量仿真 (17)4.2MIMO系统发送端已知的信道容量仿真 (18)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)摘要多输入多输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提高通信系统的容量。
本文中首先对MIMO系统的发展历史以及应用前景等进行了基本的介绍。
并对MIMO 技术的原理、模型以及信道容量进行了基本的分析。
介绍了无线信道的传播特性以及三种衰落分布。
还对信道容量的分析方法进行了介绍，例如平均功率分配法以及发送端已知信道参数的信道容量（用注水算法进行分析），介绍了MIMO系统的遍历容量。
最后利用MATLAB对信道容量进行了相应的仿真。
关键词：MIMO信道容量平均功率分配法注水法A BSTRACTMIMO is major breakthrough in the field of wireless communications intelligence antenna technology.It extends the one-dimensional intelligence antenna technology,which has extremely high spectrum efficiency,and improves the capacity of communication system without increasing bandwidth.The thesis goes first to the basic introduction of the development history and application perspective of the MIMO system.Then,a brief analysis about the principle,models and channel capacity of MIMO is given,which presents the propagation feature and three wireless channel and the three types of fading distribution of wireless channel.It also introduces the analysis methods of the channel capacity.For instants,the average power distribution method and the known channel of transmitter of the channel capacity.(Evaluating with the water-filling methods),and the ergodic capacity of MIMO system.At last,by applying the MATLAB,this thesis does the emulation according to its characteristics.Keywords:MIMO；channel capacity；the equal power allocation；water-filling引言MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术作为无线通信领域的智能天线技术的重大突破，能在不增加带宽的基础上成倍的增加信道容量和频谱利用率。
MIMO系统中的信道建模与容量分析
MIMO系统中的信道建模与容量分析随着无线通信技术的不断发展，多输入多输出（MIMO）系统已成为提高无线信号传输效率和可靠性的重要技术手段。
MIMO系统通过在发送和接收端同时使用多个天线来实现多路传输和接收，并利用信道状态信息来优化信号传输。
为了有效地设计和优化MIMO系统，需要对信道进行准确的建模和容量分析。
首先，在MIMO系统中，信道建模是非常重要的一步。
信道建模即通过建立数学模型来描述信号在传输过程中所经历的衰落、延迟和失真等特性。
常用的信道模型包括射线模型、瑞利衰落模型和莱斯衰落模型等。
在MIMO 系统中，由于存在多个天线，信道建模需要考虑天线之间的空间相关性。
通常可以使用复正态分布来描述MIMO信道的相关性，其中的相关矩阵反映了天线之间的相关性和功率分配。
其次，容量分析是评估MIMO系统性能的重要指标。
容量分析可用于确定MIMO系统在给定条件下所能达到的最高数据传输速率。
基于信道状态信息的MIMO系统容量分析通常采用信息论的方法进行，而信息论关注的是在给定的信道条件下，数据可以以多快的速率传输而不发生误差。
因此，容量分析可以帮助我们确定有效的调制和编码方案，以最大化MIMO系统的数据传输速率。
在进行MIMO系统容量分析时，常用的性能指标包括信噪比、误码率和中位数吞吐量等。
信噪比是信号功率与噪声功率之比，可以衡量信号传输的质量。
误码率是指在给定信噪比条件下传输的错误比特数量，通常用于评估系统的可靠性。
中位数吞吐量是指在给定的信道条件下达到50%的数据传输速率，可以作为容量分析的参考指标。
进行MIMO系统容量分析时，需要先确定信道状态信息，即利用已有的信道测量数据或通过信道估计算法获取信道矩阵。
然后，根据所采用的调制和编码方案，通过信息论的方法计算出MIMO系统的容量。
常用的容量分析方法包括水容量法、差分熵和最大固定速率等。
除了信道建模和容量分析，还有一些其他方面需要考虑。
例如，天线选择和配置、功率控制、信道估计和预编码等都会影响MIMO系统的性能。
MIMO信道的信道容量
分集——各路径信号相互独立，适当合并——减 小衰落影响
MIMO信道的信道容量
分集方式 空间分集——多天线 频率分集 角度分集——天线指向 极化分集——水平、垂直极化波
MIMO信道的信道容量
合并方式 最佳增益选择——信噪比最大路径增益选择 等增益相加——各路径等增益相加 最佳增益相加——增益与各路径信噪比成正比 相加
MIMO信道的信道容量
MIMO信道的信道容量
一、无线信道及其信道容量 1、无线信道
多径传播 无视线传播条件下，多径衰落系数独立同分布 瑞利衰落信道 X h N Y=hX+N
MIMO信道的信道容量
2、无线信道的信道容量
h2PX Ct (h) = Blog(1+ ) PN
h 随机 → Ct (h)随机
i = 1,2,L, n
MIMO信道的信道容量
n ~ Ct (H) = ∑Blog(1+ i=1
~ 2 opt ~ hii PXi
~ PNi
)
h11 h12 h 21 h22 H= L L hnt 1 hnt 2
L h1nr L h2nr L L L hntnr
X H N Y=HX+N
MIMO信道的信道容量
2、MIMO信道的信道容量
接收端已知信道条件下 奇异值分解 ~ H H = UHV ~ H为对角矩阵
~ H Y = HX + N = UHV X + N
预编码——变换 ~ ~ ~ H H X = V X，Y = U Y， = UH N U
MIMO信道的信道容量
~ H ~ ~~ ~ H U Y = HV X + U N →Y = HX + N
mimo无线通信系统的信道容量分析
第4章多用户MI M O的信道模型
艺R k‘1092d e t(‘+牛尽凡.r衅)娜/H z(4.3)
j v o
比如，两个用户的系统(尸=2)的容量区域满足下列不等式:
，·，。
92(1·会}，}.二)
、·f o g Z〔1·会.:、，.二)风·、·1052似〔:·枷二补气·)(4.4) (4.5) (4.6)
图4
F i 2接收端联合解码的M IM O一M A C信道的容量区域
g砒e4.2C ap acit v region for M I M O一M A C wi t h join t
d e e o d ing at th e re e e iv e r
速率区域如图4.2所示。
沿斜线速率风+凡和是恒定的，且为最大可达和速率
q汇。
沿此线的每一个点都是由每个用户以最大可用功率发送来实现的。
要达到较
(E_，…I，、.，___.L___、、__，，、。
、.。
一低转”的点“，用户‘以全速“一’092{‘+剖“叼构建高斯码字，这里假设没有干扰。
用户2假设来自用户1的信号是加性噪声来构建码字。
较高转角的点B可
以用同样的方式得到，用户1把用户2当作加性噪声来设计码字，且用户2以全。
分布式天线系统MIMO信道容量分析
分布式天线系统MIMO信道容量分析一、内容综述随着无线通信技术的不断发展，分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)已经成为现代通信系统中的重要组成部分。
特别是在MIMO(多输入多输出)技术的应用背景下，分布式天线系统为提高系统性能和频谱效率提供了有力支持。
本文将对分布式天线系统的MIMO信道容量分析进行全面梳理，旨在为相关领域的研究者和工程师提供一个理论参考和实践指导。
首先本文将介绍分布式天线系统的基本概念、组成结构以及其在MIMO通信中的优势。
在此基础上，针对MIMO信道容量分析的基本原理和方法进行详细阐述，包括信道容量的定义、计算公式、性能指标等。
此外本文还将重点讨论分布式天线系统在MIMO通信中的信道建模方法，如香农费诺方程、高斯谢泼德方程等，以及这些模型在实际应用中的局限性和改进策略。
其次本文将对分布式天线系统的MIMO信道容量进行深入研究，包括单用户和多用户两种场景下的信道容量分析。
针对单用户场景，本文将探讨分布式天线系统如何通过引入阵列自适应技术和空间分集技术来提高信道容量；而对于多用户场景，本文将研究分布式天线系统如何利用波束形成技术、空时分组码(SpaceTime Block Coding,STBC)等技术来实现多用户同时传输和共享信道资源，从而提高整体系统性能。
本文将结合国内外相关研究成果，对分布式天线系统的MIMO信道容量分析进行总结和展望。
通过对现有理论研究和实际应用的分析，本文将提出一些有针对性的建议和发展方向，以期为进一步推动分布式天线系统在MIMO通信中的应用和发展提供理论支持和技术指导。
1.1 背景介绍随着无线通信技术的飞速发展，多输入多输出(MIMO)技术已经成为现代无线通信系统的重要组成部分。
MIMO技术通过在发射和接收天线之间引入多个天线，极大地提高了无线通信系统的频谱效率、抗干扰能力和数据传输速率。
然而随着MIMO系统容量的提高，信道容量分析变得越来越复杂，尤其是在分布式天线系统中。
MIMO信道容量[zuoheng]
![MIMO信道容量[zuoheng]](https://img.taocdn.com/s3/m/63f4a9f1f90f76c661371a26.png)
λi PT C = F ∑ log(1 + ) 2 M Tσ i =1
r
• 发送端已知CSI：采用water-filling，增加容量 r 1 C = F ∑ log(1 + 2 (λν − σ 2 ) + ) i
i =1
σ
• 发送端未知CSI时的信道容量小于或等于已知CSI 时的信道容量，是因为发送端可利用CSI对发送 模块进行优化处理。
H
其中 H ( n) = log det(π eRnn )
= log det[ I M R + HQH ( Rnn ) ]
H
−1
3.5.2 MIMO无线信道的容量
• 遍历容量 遍历容量(ergodic capacity)：输入与输出间 最大互信息的期望C = EH { max I ( x; y )} P ( x ):tr ( Q ) ≤ P T • 等功率发送 PT Rxx = Q = I MT MT • 每根天线的接收噪声n为互不相关的零均值 复高斯变量， R = E{nn H } = σ 2 I
3.5 MIMO信道及其容量（总结）
• 采用空间分集技术的MIMO系统是对抗无线衰落、 提高传输信道容量的一种行之有效的方法。 • 在相同发射功率和传输带宽下，MIMO系统较单天 线系统的信道容量大大提高，有时甚至高达几十倍。 • 这些增加的信道容量既可用来提高信息传输速率， 也可不提高信息速率而通过增加信息冗余度提高通 信系统的性能，或者在两者之间取得折中。
3.5 MIMO信道及其容量
3.5.1 MIMO系统模型 3.5.2 MIMO无线信道的容量 3.5.3 用SVD方法对MIMO的进一步分析
3.5.1 MIMO Channel Model
MIMO系统信道容量分析
MIMO系统信道容量分析秦玉娟;张伯楠【摘要】MIMO technology, which realizes multiple input multiple output by using multiple anten-nas,can improve the channel capacity efficiently and make it possible to transmit data under high speed without increasing spectrum resources and transmitting power of antennas. This paper has analyzed the channel capacity of four classical channels MIMO,SIMO,MISO and SISO.%MIMO技术利用多根天线实现多发多收,能够在不增加传输带宽和发射功率的条件下,成倍地提高系统的数据速率.该文对于MIMO,SIMO,MISO,SISO 四种经典信道分别进行了信道容量分析.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】3页(P81-82,86)【关键词】MIMO;信道容量;多发多收【作者】秦玉娟;张伯楠【作者单位】兰州工业学院电子信息工程学院,兰州730050;中国电信股份有限公司甘肃分公司网优中心,兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TN919.30 引言无线信道中的多径传播一直是通信系统的弊端，通常在信道中多径传播会导致信号在不同的维度上扩展。
然而周围的环境又在影响着无线信道的特性，这就给信道的分析和建模带来了困难。
人们在这一点上寻求了很多方法，直到最近10年来人们提出了多入多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)信道模型，才解决了无线信道多径传播的问题。
第4章 MIMO-OFDM系统容量
A(m n)
r
B(n m)
Es C log2 det I NR N N T 0
Es log2 1 N N i i 1 T 0
H 是 的正的奇异值。 HH ( i 1 , 2 , , r ) 为信道的秩， r i
第4章 MIMO-OFDM系统容量
4.1 引言
信道容量：接收端收到的信息的错误概率在任意小的条件下， 通信
链路可以达到的最大的数据传输速率称为信道容量。 仙农容量公式
S S C B log2 1 B log2 1 n B N 0
bit/s
4.2.1 MIMO系统容量推导
在非频率选择性衰落条件下，MIMO系统信号输入、输出 关系可以用下列矢量形式描述
y
Es Hs n NT
s＝ [s1 s2 sNT ]T 是 N T 1 的发送信号矢量，且 R ss ssH ，
Tr (R ss ) NT ； n＝ [n1 n2 nN ] 是 N R 1 的零均值循环对称复高斯随机矢量；
[Cover and Thomas,1991; Telatar, 1999a]
N 0 r p 1 1 NT 1 (r p 1 ） E s i 1 i
• 利用 计算第
i 个子信道的功率
i 1,2,, r p 1
NT N 0 i E s i
H 其中 i (HH )(i 1,2,, r (H)) 是 HH H 的正的奇异值；
i
是分配到第
i 个空-频子信道上的能量。
22
4.4.2 未知信道状态信息容量
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摘要MIMO技术是无线通信技术发展的一次重大飞跃，它能够突破无线频率资源限制，大幅度提高无线通信系统效率，被认为是无线通信技术未来发展的方向。
然而，MIMO技术也彻底打破传统的无线通信模式，它要求系统使用多根发射和接收天线同时地发射和接收数据，使得无线通信系统结构、分析方法、调制、编码、信道估计、检测和多址方式等各个方面面临挑战。
本文在国内外相关研究工作的基础上，针对MIMO信道容量理论进行深入研究。
首先介绍了MIMO的研究现状，包括已取得的进展和存在的问题。
并在移动无线信道特点的基础上，阐述了MIMO信道的特征，建立了数学模型。
然后，仿真了数种典型恒定信道参数系统的容量以及空间相关性对信道容量的影响，进而得出结论：MIMO系统可以有效的提高信道容量, 但是由于天线之间相关性的影响，MIMO系统容量也有所下降。
其次，分析了STBC系统的容量，并将其与全开环MIMO系统的容量进行了比较。
最后重点实现了OFDM技术的仿真，并讨论了MIMO-OFDM系统在频率选择性信道下的容量以及多径和空间相关对其系统容量的影响。
关键词：多输入多输出信道容量空间相关性空时分组码正交频分复用AbstractMultiple-input-multiple-output(MIMO) technology is a significant breakthrough in the development of wireless communication technologies. It can get rid of the constraint of radio frequency resource and greatly increase the spectral efficiency of wireless systems, and thus is considered as the future development trend of wireless communication technologies. However, MIMO technology thoroughly breaks the mode of traditional wireless communications, since it requires multiple transmit and receive antennas to simultaneously transmit and receive data information in the same time, which challenges all the aspects of wireless communications including system architecture, analytical methods, modulation, coding, detection, channel estimation, multiple access, and so on. On the basis current research works, this paper investigates MIMO channel capacity . Firstly, the author introduces the current study of MIMO, include the inprovements which were received and the challenges which are faceing to.Then, it analyses the wireless channels, and expounds the MIMO channel characteristic, and models the MIMO channel . Secondly, it simulates the capacity of several typical invariableness parameter channels and the impact of channel space correlation on the capacity of MIMO system . From the simulation, we can take the conclusion that MIMO system can effictively improve thannel is decreased. Thirdly, it analyzes the capacity of STBC system , then comparises the capacity of MIMO system and STBC.Finally,it is simulated the Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM), and discussed that the capacity of MIMO-OFDM system over frequency selective fading channels,then simulated the impe capacity of channel, but due to the impact of channel space correlation, the capacity of chact of multiple paths and channel space correlation on the capacity of MIMO – OFDM system .Key words：MIMO channel capacity correlation STBC OFDM目录摘要 (I)Abstract (II)第1章MIMO系统概述 (1)1.1 无线通信的发展概况 (1)1.2 MIMO系统的发展 (2)1.2.1研究的背景和意义 (2)1.2.2已取得的进展 (4)1.2.3存在的问题 (5)1.3 MIMO技术简介 (7)1.3.1 MIMO 系统的概念 (7)1.3.2 MIMO 系统的特点 (9)第2章无线MIMO空时信道的一般理论 (11)2.1 移动无线信道的衰落特性 (11)2.1.1 无线移动信道传播特性 (11)2.1.2三种经典的衰落分布 (13)2.2 无线MIMO空时信道模型 (14)2.2.1 信道矩阵H的计算 (15)2.2.2 信道模型 (16)第3章 MIMO系统的容量 (18)3.1 引言 (18)3.2 恒参信道条件下的MIMO信道容量分析 (19)3.2.1各种系统的信道容量 (19)3.2.2 信道容量的仿真结果比较 (24)3.3 信道相关对MIMO信道容量的影响 (25)3.3.1 信道相关性的定义 (26)3.3.2 相关信道模型 (27)3.3.3 相关信道下容量的分析 (28)第4章 STBC系统的信道容量分 (30)4.1 STBC概述 (30)4.1.1 空时分组码的研究现状 (30)4.1.2 STBC原理 (30)4.1.3 STBC构造 (31)4.2 STBC的容量分析与仿真 (32)4.2.1 STBC的容量分析 (32)4.2.2 STBC信道容量的仿真与分析 (33)第5章 MIMO-OFDM系统的容量分析 (36)5.1 引言 (36)5.1.1 OFDM 技术 (36)5.1.2 MIMO-OFDM 技术 (39)5.2 MIMO-OFDM系统模型 (41)5.3 MIMO-OFDM各态历经容量分析与仿真 (42)5.3.1 MIMO-OFDM各态历经容量 (42)5.3.2 MIMO-OFDM各态历经容量的仿真与分析 (43)结论 (45)致谢 ......................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (46)附录1 外文资料中文翻译 (48)附录2 外文资料原文 (54)第1章MIMO系统概述1.1 无线通信的发展概况无线通信最早可追溯到远古时代。
在古代中国，每当外敌进袭之时，烽火台上便燃起熊熊狼烟。
敌军入侵的消息从一个烽火台传递到另一个烽火台，直至千里之外的京师……几千年后，无线通信的方式发生了根本性的改变。
1896年，赫兹用实验证明了电磁波的存在，从此无线通信就跨入了“电波时代”。
1897年，马可尼实现了横跨布里斯托尔海峡的无线电通信。
至此，现代无线通信已初具雏形。
现代数字无线通信起源于1924年奈奎斯特的研究。
奈奎斯特提出了带限信号采样定理的形式，这使通信的数字化成为可能。
1948年，C.E.Shannon 发表了著名论文《通信的数学理论》，此文为数字无线通信奠定了数学基础，并给出了数字通信系统的基本限制。
1950年，汉明对纠错编码进行了深入研究，他的成果被广泛地应用于实际通信系统。
在此后的几十年中，随着人类对信息日益增长的需求，无线通信经历了更加迅猛的发展。
如今，通信方式已由模拟转变为数字，通信对象已由语音文字演变为多媒体，通信带宽也由数千赫兹增加到数兆乃至数十兆赫兹……飞速发展的无线通信技术使人类的生活变得更加美好，其辉煌的发展，也极大地促进了世界各地的社会和经济发展。
人们对先进通信技术的期望和要求也进一步提高，于是提出了随时随地的低成本多业务通信理想。
第三代移动通信技术是通信产业界对这种理想追求过程的一个阶段性成果，它们包括：CDMA2000 、WCDMA和TD-SCDMA。
但是，由于技术和商业、政治等多方面的原因，尤其是技术和知识产权的原因，比如各个标准设备的互连互通问题，专利许可的问题等，第三代移动通信技术的商业推广并不成功。
因此人们开始了对后3G[7]甚至4G等下一代无线通信系统的探索和研究。
下一代无线通信要实现随时随地的低成本多业务通信理想，必须解决传输、交换和接入等技术关键问题。
光纤通信技术具有极高的传输速率和传输质量，已经基本解决了全球各地的远距离大容量传输问题。
高比特交换技术和高速率的无线接入技术是目前需要解决的问题。
另一方面，下一代无线通信系统需要包括多种接入技术，因此是一个相当复杂的网络系统。
1.2 MIMO系统的发展1.2.1研究的背景和意义关于未来移动通信，人们提出了超(后)3G或4G的概念，多个国际标准化组织和论坛也在积极开展未来移动通信的研究。
ITU-R在对IMT 2000的未来发展和超IMT 2000系统的文件中指出:在2010年左右超IMT 2000的新系统在高速移动条件下将支持约100Mbps的峰值速率，在低速移动条件下将支持约1 Gbps的峰值速。