3.9MIMO技术资料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.9 MIMO技术,MIMO技术原理,MIMO技术的应用方案,MIMOMultiple Input-Multiple output即多,入多出技术，是无线通信领域智能天线技术的重大,突破，它扩展了一维智能天线技术，具有极高的频,谱利用率，能在不增加带宽的状况下成倍提高通信,系统的容量，且信道牢靠性大为增加，是新一代无,线通信系统即所谓的Beyond 3G/4G承受的核心,技术之一。目前，世界各国学者都在对MIMO的理论、性能、算法和实现等各方面进展着广泛的争论，MIMO技术已成为通信技术进展中最为炙手可热的课题。,MIMO是指信号系统放射端和接收端，分别使用了,多个放射天线和接收天线，因而该技术被称为多发,送天线和多接收天线简称多入多出技术，它可,看着是分集技术的一种衍生。在实际的通信环境中,，信号往往是通过四周物体的屡次反射和散射才到,达接收天线的，这被称为多径，信号的多径传送会,产生多径干扰，从而引起信号的衰落，因而始终被,认为是不利信号准确传输的有害因素。,抑制的方法是承受分集的方法它含有“分散,”和“集合”二重含义，一方面它将载有一样信息,的几路信号通过相对独立的途径利用多放射天线,分散传输，另一方面设法将分散传输到接收点的,几路信号最有效地收集起来利用多接收天线，,由于安排恰当的多副天线供给的多个空间信道，不,会全部同时受到衰落，因此有降低信号电平的衰落,幅度的作用，具有优化接收的含义。,3.9.1,MIMO技术原理,MIMO技术的实质是为系统供给了空间复用增益和空间分集增益。空间复用就是使用多天线系统，使每副放射天线发送的信号都与其它放射天线发送的信号有微小区分，充分利用空间传播中的多径重量，在同一信道中，同时传输多路信号，从而使得系统容量大为提高。实现空间复用接收的解码算法有ZF算法、MMSE算法、V-BLAST算法、D-BLAST算法和ML算法等。其中V-BLAST是综合性能最优的算法，该算法实际上是由ZF算法加上干扰删除技术得出的，它不是对全部接收到的信号同时解码，而是由强至弱按挨次译码，译出一个，删除一个，直至译出全部信号。,MIMO系统在放射端和接收端均承受多个天线和多,个通道，如图3-42所示。,图3-,42,MIMO,系统原理,传输信息流Sk经过空时编码形成M个信,息子流 ，这M个子流由M个天,线发送出去，经空间信道后由N个接收天线接,收，多天线接收机能够利用先进的空时编码,处理技术分开并解码这些数据子流，从而实,现最正确处理。MIMO是在收发两端使用多个天,线，每个收发天线之间对应一个MIMO子信道，,在收发天线之间形成 信道矩阵H，在某一时,刻t，信道矩阵如式3-43所示。,其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益。,式3-43,M个子流同时发送到信道，各放射信号占用同一,个频带，因而并未增加带宽。假设各放射天线间的通,道响应独立，则MIMO系统可以制造多个并行空间信,道。通过这些并行的信道独立传输信息，必定可以,提高数据传输速率。对于信道矩阵参数确定的MIMO,信道，假定放射端总的放射功率为P，与发送天线的,数量M无关；接收端的噪声用 矩阵n表示，其元素,是独立的零均值高斯复数变量，各个接收天线的噪,声功率均为；为接地端平均信噪比。此时，放射,信号是M维统计独立，能量一样，高斯分布的复向,量。,放射功率平均安排到每一个天线上，则容量公式,为：,式3-44,固定N，令M增大，使得 ，这时可以获,得到容量的近似表达式：,式3-45,det代表行列式，代表M维单位矩阵，表示的,共扼转置。,从上式可以看出，此时的信道容量随着天线数的增加而线性增大。即可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线放射功率的状况下，频谱利用率可以成倍地提高，充分呈现了MIMO技术的巨大优越性。,3.9.2,MIMO技术的应用方案,前面分析指出MIMO技术优势明显，但对频率选择,性衰落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选,择性衰落的力气。因此将两种技术有效整合，便成,为最正确的有用方案，如图3-43所示。,图中，数据进展两次串并转换。首先将数据分成,N个并行数据流，将这N个数据流中的第nn 1，,N个数据流进展其次次串并转换成 L个并行数据,流，分别对应L个子载波，接着对这L个并行数据流,进展IFFT变换，再将信号从频域转换到时域，然后,从第 nn 1，N个天线上发送出去。,这样共有NL个M-QAM正交振幅调制符,号被发送。整个MIMO系统假定具有N个发送,天线，M个接收天线。在接收端第mm 1，,M个天线接收到的第ll 1，L个子载,波的接收信号为：,l=1，.，L 式3-46,其中 是第l个子载波频率上的从第n个发送天线到第m个接收天线之间的信道矩阵，并且假定该信道矩阵在接收端是的，是第l个子载波频率上的从第n个发送天线发送的符号，是第l个子载波频率上的从第m个接收天线接收到的高斯白噪声。这样在接收端接收到的第l个子载波频率上的N个符号可以通过V-BLAST算法进展解译码，重复进展L 次以后，NL个M-QAM符号就可以被恢复出来。,图,3-,43,MIMO+OFDM,实现框图,MIMO+OFDM系统，通过在OFDM传输系统,中承受天线阵列来实现空间分集，以提高信,号质量，是MIMO与OFDM相结合而产生的一,种新技术。它承受了时间、频率结合空间三,种分集方法，使无线系统对噪声、干扰、多,径的容限大大增加。深刻提示了,MIMO+OFDM系统的技术原理与理论根底。,