最近十年来，因特网和移动通讯飞速发展，在第三代蜂窝移动通讯中现已部分地引进了无线因特网和多媒体事务。而在新一代移动通讯体系（即所谓的Ｂｅｙｏｎｄ ３Ｇ或４Ｇ）中，人们对传输速率提出了更高的要求，这就需求选用更先进的技能来完成更高的传输速率。可是频谱资源总是有限的，要支撑高速率就要开发具有极高频谱运用率的无线通讯技能。最近的研讨标明，多进多出（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ － Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）技能能够明显进步无线体系的频谱运用率。实验室的研讨证明，选用ＭＩＭＯ技能在室内传达环境下的频谱功率能够抵达２０？４０ ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ；而运用传统无线通讯技能在移动蜂窝中的频谱功率仅为１？５ ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ，在点到点的固定微波体系中也只要１０？１２ ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ。ＭＩＭＯ技能作为进步数据传输速率的重要手法得到人们越来越多的重视，现已被以为是新一代无线传输体系的关键技能之一。
ＭＩＭＯ是指在发射端和接纳端别离运用多个发射天线和接纳天线，而传统的通讯体系是单进单出（ＳＩＳＯ）体系，根据发射分集和接纳分集的多进单出（ＭＩＳＯ）办法和单进多出（ＳＩＭＯ）办法也是ＭＩＭＯ的一部分。ＭＩＭＯ并不是一门新技能，早在１９０８年马可尼就提出用ＭＩＭＯ办法来反抗无线信道的式微。贝尔实验室的Ｅ．Ｔｅｌａｔａｒ和Ｇ．Ｊ．Ｆｏｓｃｈｉｎｉ别离独登时在他们各自的论文［１］和［２］中证明了理论上的ＭＩＭＯ信道的香农容量。他们指出，运用Ｎ×Ｍ信道矩阵描绘Ｍ副发射天线和Ｎ副接纳天线体系的无线信道，假如Ｎ×Ｍ信道矩阵的元素间具有抱负的独立式微，体系容量将会随发射方和接纳方天线数中最小一方的天线数ｍｉｎＮＭ的添加而线性添加。这能够在ＳＩＳＯ基础上成倍地添加体系容量。一同，Ｆｏｓｃｈｉｎｉ还开发了用于ＭＩＭＯ体系的实践发射／接纳算法，这便是闻名的贝尔实验室分层空时码（ＢＬＡＳＴ）算法[２]。后来别的一个突破性的计划，即空时编码的思维由ＡＴ＆Ｔ实验室提出[３]，它能够进步ＭＩＳＯ和ＭＩＭＯ体系的分集增益。这些信号处理计划能够进步ＭＩＭＯ体系的容量，因而招引了很多的研讨开发人员和工程技能人员进行更深化的研讨。
一、 MIMO技能
ＭＩＭＯ技能实质上是为体系供给空间复用增益和空间分集增益，现在针对ＭＩＭＯ信道所进行的研讨也首要环绕这两个方面。空间复用技能能够大大进步信道容量，而空间分集则能够进步信道的可靠性，下降信道误码率。
１． 空间复用技能
空间复用便是在接纳端和发射端运用多副天线？充分运用空间传达中的多径重量，在同一频带上运用多个数据通道（ＭＩＭＯ子信道）发射信号，然后使得容量跟着天线数量的添加而线性添加。这种信道容量的添加不需求占用额定的带宽，也不需求耗费额定的发射功率，因而是进步信道和体系容量一种十分有用的手法。
空间复用的完成如图１所示，首要将需求传送的信号经过串并转化转化成几个平行的信号流？并且在同一频带上运用各自的天线一同传送，因为多径传达？每一副发射天线针对接纳端发生一个不同的空间信号，接纳方运用信号不同来区别各自的数据流。完成空间复用有必要要求发射和接纳天线之间的间隔大于相关间隔，这样才干确保收发端各个子信道是独立式微的不相关信道。
完成空间复用的接纳端的解码算法有迫零算法（ＺＦ）、最小均方差错算法（ＭＭＳＥ）、笔直－贝尔实验室分层空时码（Ｖ－ＢＬＡＳＴ）算法和最大似然算法（ＭＬ）。迫零算法是一种线性接纳办法，能够很好地别离同频信号，可是需求有较高的信噪比才干坚持较好的功能。另一种线性接纳算法是最小均方误码算法，该算法能够使因为噪声和同频信号彼此搅扰形成的过错最小，尽管它下降了信号别离的质量，但具有较好的抗噪功能。最大似然算法接纳功能最好，可是计算杂乱性高。
ＢＬＡＳＴ是一种能够完成空间复用增益的算法。１９９６年Ｆｏｓｃｈｉｎｉ提出对角－贝尔实验室分层空时码（Ｄ－ＢＬＡＳＴ）算法，可是因为算法的杂乱度太大，很难实践运用。１９９８年由Ｆｏｓｃｈｉｎｉ和Ｇ．Ｇｏｌｄｅｎ提出Ｖ－ＢＬＡＳＴ算法。Ｖ－ＢＬＡＳＴ算法不是对一切的发送信号一同解码，而是首要对最强的信号解码，然后在接纳到的信号中减去这个最强的信号，再对剩下信号中的最强信号解码，再减去这个信号，这样顺次进行，直到一切的信号都被译出。Ｖ－ＢＬＡＳＴ算法是算法杂乱度和译码功能归纳考虑下一种最优的译码算法。
２． 发送分集和接纳分集
空间分集技能能够分为接纳分集和发射分集两类，一般能够以为ＳＩＭＯ体系是接纳分集，ＭＩＳＯ体系是发射分集。无线信号在杂乱的无线信道中传达发生Ｒａｙｌｅｉｇｈ式微，在不同空间方位上其式微特性不同。假如两个方位间隔大于天线之间的相关间隔（一般相隔十个信号波长以上），就以为两处的信号彻底不相关，这样就能够完成信号空间分集接纳。空间分集一般用两副或许多副大于相关间隔的天线一同接纳信号，然后在基带处理中将多路信号兼并。在ＳＩＭＯ体系中的接纳分集技能能够分红最大比率兼并（ＭＲＣ）、等增益兼并（ＥＧＣ）和挑选分集兼并（ＳＤＣ）三种类型。在最大比率兼并的接纳中，每一副天线的输出用一个复数加权，然后相加；等增益兼并接纳使各副天线的输出信号坚持同相，然后相加。挑选分集兼并接纳中，简略地挑选很多信号中的一个质量最好的天线的信号，并运用该信号作为接纳到的信号。因为最大比率兼并之后信号的信噪比等于兼并之前各支路的信噪比之和，因而是最佳的兼并办法。
发射分集便是将分集的担负从终端转移到基站端，可是选用发射分集的首要问题是在发射端不知道式微信道的信道状况信息（ＣＳＩ）。因而，有必要选用信道编码以确保各信道具有杰出的功能，详细是选用空时编码（拜见文献［３？５］）。空时码（ＳＴＣ）是信道编码规划和多发射天线的结合，由ＡＴ＆Ｔ 实验室的Ｔａｒｏｋｈ等人提出。空时码在将数据分红ｎ个数据子流在Ｎ副天线上一同发射时，建立了空间别离信号（空域）和时刻别离信号（时域）之间的联系，并且在选用最大比率接纳兼并（ＭＲＲＣ）技能接纳时，这些空时码计划能够获得相同的分集增益。除了分集增益以外，好的空时码还能够获得必定的编码增益。
根据分集发射的空时码能够分为空时格码（ＳＴＴＣ：Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ Ｔｒｅｌｌｉｓ Ｃｏｄｅ）和空时块码（ＳＴＢＣ：Ｓｐａｃｅ－Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）。空时格码有较好的功能，但其译码杂乱度与传输速率成指数联系，完成难度较大。Ｓ．Ｍ．Ａｌａｍｏｕｔｉ在文献３中证明了经过必定的信道编码能够将１×２的接纳分集增益，转化成２×１的发射分集增益而不会丢失分集增益，这能够以为是空时块码的原始模型。在这个基础上Ｔａｒｏｋｈ提出了空时块码，正交规划理论的空时块码功能稍逊于空时格码，但其译码杂乱度很低，还或许得到最大的分集发射增益。经过空时编码的信号经过多条相关性较小的无线信道抵达接纳端，接纳端一般需求知道各无线信道参数，即信道估量，能够运用根据导频练习序列进行信道估量，也能够运用盲估量。
二、MIMO技能的运用
现在，朗讯、松下、金桥和ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏ等公司都在活跃倡议ＭＩＭＯ天线体系技能的运用。在３ＧＰＰ的高速下行分组接入计划（ＨＳＰＤＡ）中提出了运用ＭＩＭＯ天线体系，这种体系在发送和接纳方都有多副天线，能够以为是双天线分集的进一步扩展。别的，在３ＧＰＰ的ＷＣＤＭＡ协议中，触及到了六种分集发射办法：空时分集发射（ＳＴＴＤ：Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、时刻切换分集发射（ＴＳＴＤ：Ｔｉｍｅ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、两种闭环分集发射形式、软切换中的宏分集，以及站点挑选分集发射（ＳＳＤＴ：Ｓｉｔｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｔｒａｎｓｍｉｔ）。宏分集是指在ＣＤＭＡ体系的软切换过程中，能够经过两个乃至三个基站一同向一个移动台发射相同的信号，这是宏分集发射；相同，接纳时经过相邻的基站进行分集接纳（多个基站接纳），即进行宏分集接纳。
