MIMO技術(shù)及其應(yīng)用

1、MIMOMIMO技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)及其應(yīng)用何謂何謂MIMO? MIMO是一種用來描述多天線無線通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個(gè)天線各自獨(dú)立發(fā)送信號(hào)，同時(shí)在接收端用多個(gè)天線接收并恢復(fù)原信息。 對(duì)比之前使用的單輸入單輸出的系統(tǒng)，MIMO 允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流，并能夠區(qū)分發(fā)送或接收不同空間方位的信號(hào)。多天線系統(tǒng)的應(yīng)用，使得多個(gè)到達(dá) 的并行數(shù)據(jù)流可以同時(shí)傳送。同時(shí)，在發(fā)送端或接收端采用多天線，可以顯著克服信道的衰落，降低誤碼率。MIMO技術(shù)的分類技術(shù)的分類 根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同，MIMO可以分為空間復(fù)用、空間分集、波束賦形等類型； 根據(jù)接收端是否反饋信息狀態(tài)信息，MIMO可以分為

2、閉環(huán)和開環(huán)兩種類型?？臻g復(fù)用空間復(fù)用 空間復(fù)用指系統(tǒng)將高速數(shù)據(jù)流分成多路低速數(shù)據(jù)流，經(jīng)過編碼后調(diào)制到多根發(fā)射天線上進(jìn)行發(fā)送。由于不同空間信道間具有獨(dú)立的衰落特性，因此接收端利用最小均方誤差或者串行干擾刪除技術(shù)，就能夠區(qū)分出這些并行的數(shù)據(jù)流。這種方式下，使用相同的頻率資源可以獲取更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，意味著頻譜效率和峰值速率都得到改善和提高。 根據(jù)子數(shù)據(jù)流與天線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，空間多路復(fù)用系統(tǒng)大致分為三種模式：D-BLAST、 V-BLAST以及T-BLAST。D-BLAST 原始數(shù)據(jù)被分為若干子流，每個(gè)子流之間分別進(jìn)行編碼，但子流之間不共享信息比特，每一個(gè)子流與一根天線相對(duì)應(yīng)，但是這種對(duì)應(yīng)關(guān)系周

3、期性改變，如圖所示，它的每一層在時(shí)間與空間上均呈對(duì)角線形狀，稱為D-BLAST。優(yōu)點(diǎn)：使得所有層的數(shù)據(jù)可以通過不同的路徑發(fā)送到接收機(jī)端，提高了鏈路的可靠性。缺點(diǎn)：由于符號(hào)在空間與時(shí)間上呈對(duì)角線形狀，使得一部分空時(shí)單元被浪費(fèi)，或者增加了傳輸數(shù)據(jù)的冗余。V-BLAST采用一種直接的天線與層的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即編碼后的第k個(gè)子流直接送到第k根天線，不進(jìn)行數(shù)據(jù)流與天線之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的周期改變。如圖1.c所示，它的數(shù)據(jù)流在時(shí)間與空間上為連續(xù)的垂直列向量，稱為V-BLAST。優(yōu)點(diǎn)：在檢測過程中，只要知道數(shù)據(jù)來自哪根天線即可以判斷其是哪一層的數(shù)據(jù)，檢測過程簡單。T-BLAST原始數(shù)據(jù)流被多路分解為若干子流之后，每個(gè)

4、子流被對(duì)應(yīng)的天線發(fā)送出去，并且這種對(duì)應(yīng)關(guān)系周期性改變，與D-BLAST系統(tǒng)不同的是，在發(fā)送的初始階段并不是只有一根天線進(jìn)行發(fā)送，而是所有天線均進(jìn)行發(fā)送，使得單從一個(gè)MIMO發(fā)送時(shí)間間隔 來看，它的空時(shí)分布很像V-BALST，只不過在不同的時(shí)間間隔中，子數(shù)據(jù)流與天線的對(duì)應(yīng)關(guān)系周期性改變。更普通的T-BLAST結(jié)構(gòu)是這種對(duì)應(yīng)關(guān)系不是周期性改變，而是隨機(jī)改變。優(yōu)點(diǎn)：不僅可以使得所有子流共享空間信道，而且沒有空時(shí)單元的浪費(fèi)，并且可以使用V-BLAST檢測算法進(jìn)行檢測?？臻g分集空間分集 空間分集指將同一信息進(jìn)行正交編碼后從多根天線上發(fā)射出去的方式。接收端將信號(hào)區(qū)分出來并進(jìn)行合并，從而獲得分集增益。編碼相

5、當(dāng)于在發(fā)射端增加了信號(hào)的冗余度，因此可以減小由于信道衰落和噪聲所導(dǎo)致的符號(hào)錯(cuò)誤率，使傳輸可靠性和覆蓋面增加。分集技術(shù)主要用來對(duì)抗信道衰落。 波束賦形波束賦形 波束賦形是通過對(duì)信道的準(zhǔn)確估計(jì)，采用多根天線產(chǎn)生一個(gè)具有指向性的波束，將信號(hào)能量集中在欲傳輸?shù)姆较?，從而提升信?hào)質(zhì)量，降低用戶見的干擾。 802.11n通過多組獨(dú)立天線組成的天線陣列，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整波束，保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號(hào)，并可以減少其它信號(hào)的干擾。MIMO應(yīng)用 4G通信中的通信中的MIMO技術(shù)技術(shù) 新一代移動(dòng)通信(beyond 3G/4G)將可以提供的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)100Mbit/s，甚至更高，支持的業(yè)務(wù)從語音到多媒體業(yè)

6、務(wù)，包括實(shí)時(shí)的流媒體業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)傳輸速率可以根據(jù)這些業(yè)務(wù)所需的速率不同動(dòng)態(tài)調(diào)整。新一代移動(dòng)通信的另一個(gè)特點(diǎn)是低成本。這樣在有限的頻譜資源上實(shí)現(xiàn)高速率和大容量，需要頻譜效率極高的技術(shù)。MIMO技術(shù)充分開發(fā)空間資源，利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不需要增加頻譜資源和天線發(fā)送功率的情況下，可以成倍地提高信道容量。MIMO引領(lǐng)無線傳輸快速前進(jìn)引領(lǐng)無線傳輸快速前進(jìn) “無線寬帶”已成為未來無線通信的重要賣點(diǎn)。MIMO和OFDM技術(shù)的結(jié)合，可以利用時(shí)間、頻率和空間三種分集技術(shù)，使無線系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)傳輸速率，使用OFDM技術(shù)的無線通信網(wǎng)要增加載波的數(shù)量，而這種方法會(huì)造成系統(tǒng)復(fù)雜度的增加，并增大系統(tǒng)的帶寬，這對(duì)今天的帶寬受限和功率受限的無線通信網(wǎng)系統(tǒng)就不太適合了。而MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，因此將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是適應(yīng)下一代無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求的。MIMO技術(shù)雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用 MIMO技術(shù)能使雷達(dá)系統(tǒng)通過獨(dú)特的時(shí)間-能量管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立寬波束同時(shí)照射。主要是通過多個(gè)天線發(fā)射不同的正交波形