MIMO的MIMO技术

职业培训 培训职业 2025-01-08
所谓的MIMO,就字面上看到的意思,是Multiple Input Multiple Output(多入多出)的缩写,大部分您所看到的说法,都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发,所以可以增加资料传输率。然而比较正确的解释,应该是说,网络资料通过多重切割之后,经过多重天线进行同步传送,

所谓的MIMO,就字面上看到的意思,是Multiple Input Multiple Output(多入多出)的缩写,大部分您所看到的说法,都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发,所以可以增加资料传输率。

然而比较正确的解释,应该是说,网络资料通过多重切割之后,经过多重天线进行同步传送,由于无线讯号在传送的过程当中,为了避免发生干扰起见,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。为了避免资料不一致而无法重新组合,因此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,将分开的资料重新作组合,然后传送出正确且快速的资料流。

由于传送的资料经过分割传送,不仅单一资料流量降低,可拉高传送距离,又增加天线接收范围,因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度,而且又不用额外占用频谱范围,更重要的是,还能增加讯号接收距离。所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备,纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求,而采用MIMO的技术,推出高传输率的无线网络产品。

MIMO技术大致可以分为两类:发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去,在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品,从而获得更高的接收可靠性。举例来说,在慢瑞利衰落信道中,使用1根发射天线n根接收天线,发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的,可以获得最大的分集增益为n,平均误差概率可以减小到 ,单天线衰落信道的平均误差概率为 。对于发射分集技术来说,同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中,如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落,可以获得的最大分集增益为mn。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据,形成指向某些用户的赋形波束,从而有效的提高天线增益,降低用户间的干扰。广义上来说,智能天线技术也可以算一种天线分集技术。

分集技术主要用来对抗信道衰落。相反,MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度(degrees of freedom)。从本质上来讲,如果每对发送接收天线之间的衰落是独立的,那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流,可以提供传输数据速率,这被称为空间复用。需要特别指出的是在高SNR的情况下,传输速率是自由度受限的,此时对于m根发射天线n根接收天线,并且天线对之间是独立均匀分布的瑞利衰落的。

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T-BLAST。 另外一种简化了的BLAST结构同样最先由贝尔实验室提出。它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(Vertical-BLAST)。由于V-BLAST中数据子流与天线之间只是简单的对应关系,因此在检测过程中,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。

(图1) (precoding):预编码主要是通过改造信道的特性来实现性能的提升。

以上 MIMO 相关技术并非相斥,而是可以相互配合应用的,如一个 MIMO 系统即可以包含空分复用和分集的技术。

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