多天线技术-MIMO

phy1988

一、    多天线技术-MIMO

多天线技术是一种统称，技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线上同时刻发射，经过无线信道后，由多个接收天线接收，并根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原数据流。

                              

多天线技术根据不同的实现方式分为传输分集、波束赋型和空间复用。

1.1      传输分集

传输分集的主要原理是利用空间信道的弱相关性，结合时间和频率上的选择性，为信号的传递提供更多的版本，提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信噪比。传输分集技术有多种实现方式，比如空时编码、循环延时分集以及天线切换分集技术等。

传输分集技术以空时编码为代表。空时编码通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度，从而使信号在接收端获得分集增益，但空时编码方案不能提高数据率。

1.2      波束赋形

波束赋形技术是一种应用于小间距天线阵列多天线传输技术，主要原理是利用空间信道的强相关性，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，从而提高信噪比，提高系统容量或者覆盖范围。

波束赋形技术又称为智能天线技术，通过对多根天线输出信号的相关性进行相位加权，使信号在某个方向形成同相叠加，在其他方向形成相位抵消，从而实现信号的增益。

1.3      空间复用

空间复用技术是一种利用空间信道弱相关性的技术，主要工作机理是在多个相互独立的信道上传输不同的数据流，从而提高数据传输的峰值速率。空间复用技术是在发射端发射相互独立的信号，接收端采用干扰抑制的方法进行解码，此时的空口信道容量随着天线数量的增加而线性增大，从而能够显著提高系统的传输速率。

1.4      多天线技术效果

多天线技术给网络带来的效果大致分为：

　　1、更好的覆盖效果

　　通过天线分集或波束赋型可以提高接收端的SINR从而增强链路储备，同时也可视为同样距离的条件下对速率的改进。

　2、更高的速率

　　用空间复用实现更高的小区吞吐率及峰值速率，它的效果在较高载干比的无线环境中对数据速率的提高非常明显。

　　在实际应用中空间复用往往与传输分集相结合使用，如在低SINR环境时，系统会从空间复用转为传输分集。