近来，MIMO|0″>MIMO无线体系以其在容量和功用上的巨大潜能招引了广阔研讨人员的重视。
本文对MIMO无线体系这一热点问题进行概述。首要介绍MIMO无线链接巨大潜能的布景、原理以及完成MIMO长处的各种技能和算法。然后介绍了MIMO在3G|0″>3G中运用的问题。
关键词MIMO空间复用空时编码
近来，多入多出(MIMO)数字通讯作为现代通讯一个最重要的技能打破招引了广阔研讨人员的重视。在处理未来无线网络密集型事务容量瓶颈的新近技能中，MIMO技能显得十分杰出。其实，在创造MIMO技能后的几年后，这项技能就有向规范驱动的无线网络产品大规模浸透的气势，例如宽带无线接入体系、无线局域网、3G等等。
本文对MIMO这一新的无线通讯体系进行概述。介绍了MIMO无线链接巨大潜能的布景、原理、完成MIMO长处的各种技能和算法及MIMO在3G中运用的问题。
1 MIM0体系的原理
MIMO的界说十分简略。移动通讯中的MIMO技能指的是运用多根发射天线和多根接纳天线进行无线传输的技能，运用这种技能的无线通讯体系即为MIMO体系。当天线彼此之间有满足远的距离，各根发射天线到各根接纳天线之间的信号传输能够看成是彼此独立的，所选用的多根天线能够称为分立式多天线，如运用于空间分集的多根天线便是这种状况。假如各根天线彼此之间很近，各根发射天线到各根接纳天线之间的信号传输能够看成是相关的，所选用的多根天线称为集中式多天线，如智能天线中的天线阵列。在一般的智能天线技能中，只需发信机或许收信机装备多根天线，较为典型的是基站装备多根天线，因为一般以为在基站比移动电话更能承当额定的本钱和空间。传统上，智能天线的智能性体现在权重挑选算法而不是编码上，根据分立式天线空时码的研讨正在改动这个观念。本文评论的MIMO技能特指根据分立式天线的MIMO技能。
MIMO的思维是把收发端天线的信号进行兼并，以改善每个MIMO用户的通讯质量和速率。运营商能够运用这个长处极大地前进网络的服务质量以添加收入。传统上以为多径传达是无线传输的一个缺点，而MIMO体系的首要特征便是把多径传达改变成为对用户有利的要素。MIMO有效地运用随机式微来前进传输速率。因而，MIMO成功的首要原因是，MIMO能够极大地前进无线通讯功用，不需要以频谱为价值。MIMO技能还促进了其它许多范畴的前进，如信道建模、信息论和编码、信号处理、天线规划、固定网和移动网的多天线蜂窝规划。
1.1MIMO体系的详细模型
数字信源以二进制数据流方式进入一个发射模块，这个模块包含过错操控编码功用和映射复调制符号功用。映射功用发生几个独自的符号流，这几个符号流之间能够是独立的、部分冗余的或彻底冗余。每个符号流映射到其间一根发射天线上。映射或许会包含天线元的线性空间加权或许线性天线空时预编码。经过上频转化、滤波和扩大，信号发射到无线信道。接纳端运用多根天线捕获信号。为了康复音讯，进行解谐和去映射操作。在挑选编码和天线映射算法时，智能层次、复杂度和先验信道信息知道有很大的不同，这依赖于详细运用。
1.2完成MIMO长处的各种技能和算法
贝尔实验室最早提出了根据空间复用的分层空时码技能，它可在中高信噪比下完成最高达30b/s/Hz的传输功率。1998年Tarokh提出了空时格码技能，它把编码调制与分集归纳考虑，提出了结构准静态瑞利式微信道下满分集增益和高编码增益的系列原则。为了削减接纳端复杂度，Tarokh等又提出了空时分组码技能。空时分组码技能在发送端对几个接连发送符号作简略的正交编码，接纳端只需选用线性兼并就能够取得最大似然译码，完成最大的发送分集增益。以上说到的几种技能各有优缺点。
2 3G中的MIMO运用
现在，对MIMO技能的研讨作业现已进入了一个相对老练的阶段。3G中MIMO计划的规范化作业现已开端，首要是在世界电信联盟和3GPP的论坛上进行。对MIMO进行弥补的许多技能用来改善吞吐量、功用和频谱功率，正引起研讨人员的高度重视，特别是那些对3G增强的技能，例如高速数字分组接入(HSDPA)、自适应调制与编码、混合ARQ等等。但至今停止，MIMO在蜂窝体系中还很少商业完成。除了多人单出的纯发分集计划，现在3G还没有选用任何的MIMO计划。下面评论影响MIMO体系大规模商业化的两个首要要素。
第一个要素是天线问题。在MIMO的体系规划中，天线的数目和距离是很重要的体系参数。具有多天线的基站更多地重视环境，因而，天线元的数目被约束在恰当的数目，比如说四根天线。而关于终端而言，1/2波长距离满足确保非相关式微。能够想象终端天线的最大数为四根，当然，两根天线完成的或许性更大。距离参数关于完成MIMO的高频谱功率特别重要。但是，关于手机而言，装置两根天线或许是个问题。这是因为现在手机规划的趋势是把天线放入盖子里以改善表面的招引力，这就使得距离的要求近乎严苛。
第二个要素是接纳机复杂度的问题。首要，接纳机中对MIMO信道的估量使得复杂度添加。别的，复杂度还来自特别的RF、硬件和接纳机高档别离算法。MIMO接纳机应该是双模的，以支撑非MIMO形式。在MIMO形式时，接纳机的每根天线运用一个RF链路，别的还要有附加的基带操作，即用来消除空间搅扰的空时兼并器和检测器。这些附加需求使得四发四收MIMO体系的复杂度大约是单天线接纳机的两倍。因为MIMO接纳机环境的时延扩展带来的不同信道条件或许还需要均衡和搅扰消除的处理，或许会进一步加大接纳机的复杂度。
3 结束语
本文回忆了用于未来无线网络的MIMO技能的原理及其在3G中的运用。信息论标明MIMO的完成能够带来巨大的容量和功用增益。在实践中是彻底仍是部分取得容量和功用增益依赖于收发信号处理算法的合理规划。别的，要让MIMO算法成功用于商业规范依赖于在速率最大化和分集计划之间很好的折衷。还有，MIMO的成功还需要对更多更详细的MIMO信道进行杰出的建模。
作者：叶卓映 耿国桐 吴伟陵
