MIMO无线通信技术的研究

【摘要】 无线通信技术经过三展，数据传输速率仍然有待提高，而目前最具潜力的技术室MIMO技术，MIMO技术是指源于天线分集技术和智能天线技术的新一代无线通信技术，MIMO技术利用空时特性的多径传播、分流降噪技术打破shannon容量，极大提高了数据传速率，该技术的发展或将引领通信革命。

【关键词】 无线通信技术 MIMO技术 原理

一、MIMO无线通信技术原理

MIMO无线通信技术是科研人员将天线分集和空时处理技术相结合的一种新型技术，具有天线分集和智能天线二者优越性，因其收发段都是多天线单元，且运用最新的无线传输和信号处理技术，通过多径传播有效利用空间资源，建立起了空间并行的数据传输通道，突破了Shannon临界值（最大信息传送速率C公式：C=Blog2（1+S/N）。其中B为信道带宽，S为信号功率，N为噪声功率）。相比智能天线的抑制多径传播的算法而导致的系统容量随着最小天线数目对数增长。

MIMO系统对无线信道多途径传播进行了有效利用：如图1：信息S被沿着多个路线分流，在调制和射频前端处理后再次以相同的频率分别从发射装置发射出去，经过多径信道的传递从不同的分流路径进入接收装置，然后对接收到的信号进行处理。现对于抑制多径传播的智能接收天线而言，利用空时编码方案进行发射和接收分集，获得比起常规系统有显著的复用和分集增强信息强度效益，同时高效的并行信息通道也显著提升了信道容量，毫无疑问，MIMO成了最有升值空间的技术，肩负着提升信息传输速率的重要任务。

二、MIMO技术的优缺点

首先，分流数据的高效。发送端的分流数据一起发送，各个发射信号处于统一频带，在不耗费带其它带宽前提下节约了宝贵的带宽资源；同时可以保持发射端的功率处于恒定状态从而实现最优功率的匹配，不造成系统的发射功率负担的增加。其次，对信息干扰的有效处理。MIMO系统将三大通道整体化处理（多径信道、发射端通道以及接收端通道）优化，可以将空时两域的干扰进行对消处理达到最优处理效果。再次，对空域的高效利用。与以前的天线分集技术中的定向信道相比，MIMO系统建构起了基于空间的矩阵信道，开拓了化域空间资源，在MIMO对各据点的天线单元的空域抽样时，出现的空间信道方向不完全正交的情况可通过极化域进行完善。

MIMO面临的限制。相对于在LOS条件下，MIMO天线的优势不能发挥，因为其分散的天线单元只能在丰富散射的环境中才能最高效地工作，在直视传播环境下，其获得不同接收信号的低相关性的概率会低很多，因此很难发挥出优势。MIMO系统由于需要分流数据和多天线单元进行配置，对硬件设备要求高，而相关的分流数据信号处理技术也需要得到完善，这就要求当代网络与移动终端的配置更为复杂，商业运用成本较大。

三、MIMO技术的发展动态

MIMO关键技术主要涉及信息传输技术和信道建模技术，因多天线技术则取决于前二者技术的解决，因此主要介绍前二者技术研究动态。MIMO系统容量理论上虽大，但是传输系统的实际方案正在建构。由于MIMO系统的传输方案研究主要有两个方向，空时编码方案和复用方案，空时编码方案提出将发射分集、编码与调制结合成一体，延时发射分集的信号规范为一种空时格形码，从而达到分集最大化；而复用方案的实质是将单路的强信号干扰通过多路分流来降低最终的信噪比从而实现数据率最大化目的。目前结合二者方案的优点的传输误码率与速率的折衷方案是最新的趋势。同时MIMO信道模型也正处于建构之中。决定MIMO信道空时处理性的关键因素在于空时特性，研究指出在有丰富的散射传播的环境以及收发天线单元的多径相互独立，信道矩阵才能发挥效率，因此基于对空时特性进行描述的信道模型成了目前MIMO技术探索的重要领域。两大技术的解决关系着未来无线通信系统的模式的建构。

参 考 文 献

[1] 常永宇，章健. MIMO技术在无线通信系统中的应用[J]. 现代电信科技. 2004（12）

[2] 任立刚，宋梅，郗松楠，宋俊德. 移动通信中的MIMO技术[J]. 现代电信科技. 2004（01）

[3] 任立刚，宋梅，乔强国，宋俊德，朱松俭，郗松楠. MIMO+OFDM：新一代移动通信核心技术[J]. 中国数据通信. 2003（10）