MIMO引领无线传输快速前进

文章由LinuxBoy分享于2019-03-23 12:03:49热评（538）

MIMO引领无线传输快速前进

高效优质的传输方案

通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。

那么什么是MIMO呢？

所谓的MIMO多入多出），就是指无线网络信号通过多重天线进行同步收发，MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线或阵列天线）和多通道，这样可以提高传输率。更确切地说就是信号通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送。由于无线信号在传送的过程当中为了避免发生干扰，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。为了避免被切割的信号不一致而无法重新组合，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，将分开的各信号重新组合，并且快速正确地还原出原来信号。

由于信号经过分割传送，不仅单一流量降低，可拉大传送距离，又扩大了天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以提高既有无线网络频谱的传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能扩大信号接收距离。所以不少强调信号传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始采用MIMO的技术，推出高传输率的无线网络产品。MIMO技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破，成为新一代移动通信系统必须采用的关键技术。采用MIMO技术，完全兼容于当前的IEEE802．11a／b／g标准，并且同时扩展了信号范围，在单个20MHz频道中具有更高的数据传输率。MIMO能够确保一个在传输范围内信号的稳固无线连接，还能保证其他高价设备所要求的各种信号范围的服务品质。消费者将会从这种增加的信号范围、大的传输量、较高的可靠性和有效的功耗方面受益，同时它还保持着对网络上其他设备的兼容性，对周围的网络没有任何影响。

值得注意的是，利用MIMO技术不仅可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。前者是利用MIMO信道提供的空间复用增益，后者是利用MIMO信道提供的空间分集增益。实现空间复用增益的算法主要有贝尔实验室的BLAST算法、ZF算法等，其中性能和复杂度最优的就是BLAST算法。

目前MIMO技术领域的一个研究热点就是空时编码，利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。事实上，MIMO天线系统已经采用了简单空时编码技术。基于分集发射的空时码可以分为空时格码和空时块码，空时格码有较好的性能，但其译码复杂度与传输速率成指数关系，实现难度较大；空时块码性能稍逊于空时格码，但由于利用了正交设计理论，其译码复杂度很低，还可能得到最大的分集发射增益。经过空时编码的信号通过多条相关较小的无线信道到达接收端，接收端通常需要知道各个无线信道的理想参数，这就要求发射端发射不同的导频序列，接收端采用大量的信道估计运算，才可以达到空时分集效果。为此，也有人在研究不用信道估计的盲空时码。多天线系统和空时编码的结合，是空间资源利用技术的发展方向。

MIMO与OFDM双剑合璧

虽然具有种种优点，但是对于频率选择性衰落，MIMO技术依然是无能为力的。目前解决MIMO技术中的频率选择性衰落的方案可以结合OFDM技术，将频率选择性衰落转换为子载波上的平坦衰落。另外，OFDM技术是未来移动通信网的核心技术，而OFDM提高频谱利用率的作用有限，在OFDM的基础上合理开发空间资源，也就是“MIMO＋OFDM”的方案，就可以提供可靠的数据传输速率。

近来种种迹象表明，“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＋OFDM”技术可以为系统提供空间复用增益，从而大大增加信道容量。MIMO技术的空间复用就是在接收端和发射端使用多个天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个数据通道MIMO子信道）发射信号，从而使容量随着天线数量的增加而线性增加。这种信道容量的增加不占用额外的带宽，也不消耗额外的发射功率，因此是增加信道和系统容量的一种非常有效的手段。

在下一代无线通信系统的研究中，人们充分重视到了MIMO和OFDM的结合带来的种种好处，不仅能提高无线传输速率，在传输的可靠性方面也表现优异，这使得“MIMO＋OFDM”方案成为宽带无线通信领域非常重要的技术之一。

MIMO引领无线传输快速前进