移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃：4G關(guān)鍵技術(shù)之MIMO.docx

1、4G關(guān)鍵技術(shù)之MIMO一、MIMO技術(shù)概述MIMO（MultipleInputMultipleoutput）就是多輸入多輸出的意思。多天線技術(shù)是移動(dòng)通信領(lǐng)域中無(wú)線傳輸技術(shù)的重大突破。通常，多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落，因而被視為有害因素，然而，多天線技術(shù)卻能將多徑作為一個(gè)有利因素加以利用。MIM0技術(shù)利用空間中的多徑因素，在發(fā)送端和接收端采用多個(gè)天線，如下圖所示，通過(guò)空時(shí)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集增益或復(fù)用增益，充分利用空間資源，提高頻譜利用率。二、LTE系統(tǒng)中的MIMO模型無(wú)線通信系統(tǒng)中通常采用如下幾種傳輸模型：?jiǎn)屋斎雴屋敵鱿到y(tǒng)SISO、多輸入單輸出系統(tǒng)MISO、單輸入多輸出系統(tǒng)SIMO和多輸入多輸出系統(tǒng)MIM

2、Oo在一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中，天線是處于最前端的信號(hào)處理部分。提高天線系統(tǒng)的性能和效率，將會(huì)直接給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)可觀的增益。傳統(tǒng)天線系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從單發(fā)/單收天線SISO,到多發(fā)/單收MISO,以及單發(fā)/多收SIMO天線的階段。為了盡可能的抵抗這種時(shí)變-多徑衰落對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，人們不斷的尋找新的技術(shù)。采用時(shí)間分集（時(shí)域交織）和頻率分集（擴(kuò)展頻譜技術(shù)）技術(shù)就是在傳統(tǒng)SISo系統(tǒng)中抵抗多徑衰落的有效手段，而空間分集（多天線）技術(shù)就是MISO、SIMO或MlMO系統(tǒng)進(jìn)一步抵抗衰落的有效手段。LTE系統(tǒng)中常用的MIMO模型有下行單用戶MIMO(SU-MIMO)和上行多用戶MIMO(MU-MIMO)oMU

3、-MIMO(多用戶MIMO):多個(gè)終端同時(shí)使用相同的時(shí)頻資源塊進(jìn)行上行傳輸，其中每個(gè)終端都是采用1根發(fā)射天線，系統(tǒng)側(cè)接收機(jī)對(duì)上行多用戶混合接收信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，最后恢復(fù)出各個(gè)用戶的原始發(fā)射信號(hào)。上行MU-MIMO是大幅提高LIE系統(tǒng)上行頻譜效率的一個(gè)重要手段，但是無(wú)法提高上行單用戶峰值吞吐量。其傳輸模型如下圖所示。P7：SU-MIMO(單用戶MIMO):指在同一時(shí)頻單元上一個(gè)用戶獨(dú)占所有空間資源，這時(shí)的預(yù)編碼考慮的是單個(gè)收發(fā)鏈路的性能，其傳輸模型如下圖所示。三、MIMO原理MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道，MIMO的多入多出是針對(duì)多徑無(wú)線信道來(lái)說(shuō)的。下圖所示為MI

4、MO系統(tǒng)的原理圖。在發(fā)射器端配置了Nt個(gè)發(fā)射天線，在接收器端配置了Nr個(gè)接收天線,xj(j=l,2.Nt)表示第j號(hào)發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)，ri(i=l,2Nr表示第i號(hào)接收天線接收的信號(hào)，hij表示第j號(hào)發(fā)射天線到第i號(hào)接收天線的信道衰落系數(shù)。在接收端，噪聲信號(hào)ni是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的復(fù)零均值高斯變量，而且與發(fā)射信號(hào)獨(dú)立，不同時(shí)刻的噪聲信號(hào)間也相互獨(dú)立，每一個(gè)接收天線接收的噪聲信號(hào)功率相同。MIMO將多徑無(wú)線信道與發(fā)射、接收視為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。這是一種近于最優(yōu)的空域時(shí)域聯(lián)合的分集和干擾對(duì)消處理。四、MIMO關(guān)鍵技術(shù)為了滿足系統(tǒng)中高速數(shù)據(jù)傳輸速率和高系統(tǒng)容量方面的需求，

5、LIE系統(tǒng)的下行MIMO技術(shù)支持2X2的基本天線配置。下行MIMO技術(shù)主要包括：空間分集、空間復(fù)用及波束成形3大類(lèi)。1、空間復(fù)用空間復(fù)用的主要原理是利用空間信道的弱相關(guān)性，通過(guò)在多個(gè)相互獨(dú)立的空間信道上傳輸不同的數(shù)據(jù)流，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾蔐IE系統(tǒng)中空間復(fù)用技術(shù)包括:開(kāi)環(huán)空間復(fù)用和閉環(huán)空間復(fù)用。2、空間分集是采用多個(gè)收發(fā)天線的空間分集可以很好的對(duì)抗傳輸信道的衰落?？臻g分集分為發(fā)射分集、接收分集和接收發(fā)射分集三種。3、波束成形MIMO中的波束成形方式與智能天線系統(tǒng)中的波束成形類(lèi)似，在發(fā)射端將待發(fā)射數(shù)據(jù)矢量加權(quán)，形成某種方向圖后到達(dá)接收端，接收端再對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行上行波束成形，抑制噪聲和干擾。與常規(guī)智能天線不同的是，原來(lái)的下行波束成形只針對(duì)一個(gè)天線，現(xiàn)在需要針對(duì)多個(gè)天線。通過(guò)下行波束成形，使得信號(hào)在用戶方向上得到加強(qiáng)，通