MIMO技术及其应用

MIMO技术的分类
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根据实现方式的不同，MIMO可以分为空间复用、空间分 集、波束赋形等类型； ♪ 根据接收端是否反馈信息状态信息，MIMO可以分为闭环 和开环两种类型。
பைடு நூலகம்
空间复用
♪ 空间复用指系统将高速数据流分成多路低速数据流， 经过编码后调制到多根发射天线上进行发送。由于不同空 间信道间具有独立的衰落特性，因此接收端利用最小均方 误差或者串行干扰删除技术，就能够区分出这些并行的数 据流。这种方式下，使用相同的频率资源可以获取更高的 数据传输速率，意味着频谱效率和峰值速率都得到改善和 提高。
♪ 4G通信中的MIMO技术
♪ 新一代移动通信(beyond 3G/4G)将可以提供的数据传输速率高达 100Mbit/s，甚至更高，支持的业务从语音到多媒体业务，包括实时 的流媒体业务。数据传输速率可以根据这些业务所需的速率不同动态 调整。新一代移动通信的另一个特点是低成本。这样在有限的频谱资 源上实现高速率和大容量，需要频谱效率极高的技术。MIMO技术充 分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资 源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。
优点：不仅可以使得所有子流共享 空间信道，而且没有空时单元的浪 费，并且可以使用V-BLAST检测算 法进行检测。
空间分集
♪ 空间分集指将同一信息进行正交编码后从多根天线上 发射出去的方式。接收端将信号区分出来并进行合并，从 而获得分集增益。编码相当于在发射端增加了信号的冗余 度，因此可以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误 率，使传输可靠性和覆盖面增加。分集技术主要用来对抗 信道衰落。
优点：使得所有层的数据可以通过不同的路径发送到接收机端，提高了链路的可 靠性。 缺点：由于符号在空间与时间上呈对角线形状，使得一部分空时单元被浪费，或 者增加了传输数据的冗余。
V-BLAST
♪ 采用一种直接的天线与层的对 应关系，即编码后的第k个子流 直接送到第k根天线，不进行数 据流与天线之间对应关系的周 期改变。如图1.c所示，它的数 据流在时间与空间上为连续的 垂直列向量，称为V-BLAST。
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根据子数据流与天线之间的对应关系，空间多路复用系 统大致分为三种模式：D-BLAST、 V-BLAST以及TBLAST。
D-BLAST
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原始数据被分为若干子流， 每个子流之间分别进行编码， 但子流之间不共享信息比特， 每一个子流与一根天线相对应， 但是这种对应关系周期性改变， 如图所示，它的每一层在时间 与空间上均呈对角线形状，称 为D-BLAST。
优点：在检测过程中，只要知道数据来自哪根天线即可以判断其 是哪一层的数据，检测过程简单。
T-BLAST
♪ 原始数据流被多路分解为若干子流 之后，每个子流被对应的天线发送 出去，并且这种对应关系周期性改 变，与D-BLAST系统不同的是， 在发送的初始阶段并不是只有一根 天线进行发送，而是所有天线均进 行发送，使得单从一个MIMO发送 时间间隔 来看，它的空时分布很 像V-BALST，只不过在不同的时 间间隔中，子数据流与天线的对应 关系周期性改变。更普通的T-BLA ST结构是这种对应关系不是周期 性改变，而是随机改变。
波束赋形
♪ 波束赋形是通过对信道的准确估计，采用多根天线产 生一个具有指向性的波束，将信号能量集中在欲传输的方 向，从而提升信号质量，降低用户见的干扰。
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802.11n通过多组独立天线组 成的天线阵列，可以动态调整 波束，保证让WLAN用户接收 到稳定的信号，并可以减少其 它信号的干扰。
MIMO应用
MIMO引领无线传输快速前进
♪ ♪ “无线＋宽带”已成为未来无线通信的重要卖点。MIMO和OFDM技 术的结合，可以利用时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对 噪声、干扰、多径的容限大大增加。为了进一步提高系统传输速率， 使用OFDM技术的无线通信网要增加载波的数量，而这种方法会造成 系统复杂度的增加，并增大系统的带宽，这对今天的带宽受限和功率 受限的无线通信网系统就不太适合了。而MIMO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，因此将MIMO技 术与OFDM技术相结合是适应下一代无线网络发展要求的。
MIMO技术雷达领域的应用
♪ MIMO技术能使雷达系统通过独特的时间--能量管理技术实现多个 独立宽波束同时照射。主要是通过多个天线发射不同的正交波形，同 时覆盖较大空域，并利用长时间相干积累来获得较高的信噪比。 IMO 雷达同时采用多信号发射、多信号接收, 多信号之间可以是时域、空 域或极化域分离的, 具有处理维数更高、收发孔径利用更充分、角分 辨率更高的优点。
MIMO技术及其应用
何谓MIMO???
♪ MIMO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。 ♪ 对比之前使用的单输入单输出的系统，MIMO 允许多 个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发送或接 收不同空间方位的信号。多天线系统的应用，使得多个到 达 的并行数据流可以同时传送。同时，在发送端或接收 端采用多天线，可以显著克服信道的衰落，降低误码率。