多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。那么MIMO技术究竟是怎样的?实际上多进多出(MIMO)技术由来已久,早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。
在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统,但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由ATTBell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量;1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法;1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码;1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统,在室内试验中达到了20bit/s/Hz以上的频谱利用率,这一频谱利用率在普通系统中极难实现。
这些工作受到各国学者的极大注意,并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。一句话,MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。
根据收发两端天线数量,相对于普通的SISO(Single-InputSingle-Output)系统,MIMO还可以包括SIMO(Single-InputMulti-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。 MIMO的概念通常,多径要引起衰落,因而被视为有害因素。
然而研究结果表明,对于MIMO系统来说,多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道,MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。
图1所示为MIMO系统的原理图。 传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k),I=1,……,N。
这N个子流由N个天线发射出去,经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流,从而实现最佳的处理。
特别是,这N个子流同时发送到信道,各发射信号占用同一频带,因而并未增加带宽。 若各发射接收天线间的通道响应独立,则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。
通过这些并行空间信道独立地传输信息,数据率必然可以提高。MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化,从而实现高的通信容量和频谱利用率。
这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。 系统容量是表征通信系统的最重要标志之一,表示了通信系统最大传输率。
对于发射天线数为N,接收天线数为M的多入多出(MIMO)系统,假定信道为独立的瑞利衰落信道,并设N、M很大,则信道容量C近似为:C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2)其中B为信号带宽,ρ为接收端平均信噪比,min(M,N)为M,N的较小者。 上式表明,功率和带宽固定时,多入多出系统的最大容量或容量上限随最小天线数的增加而线性增加。
而在同样条件下,在接收端或发射端采用多天线或天线阵列的普通智能天线系统,其容量仅随天线数的对数增加而增加。相对而言,多入多出对于提高无线通信系统的容量具有极大的潜力。
可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,频谱利用率可以成倍地提高。
利用MIMO技术可以提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率。 目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。
常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集,从而降低信道误码率。
1.介绍 随着无线通信系统的充分发展,语音业务已经不能够满足人们对高速数据业务的要求。
提供网页浏览、多媒体数据传输以及其他类型的数据业务是发展无线通信系统和服务的一个重要目的。特别是,基于码分多址的第三代移动通信系统。
虽然已经提出多种利用现有无线资源(诸如码道、时隙、频率等)提高数据传输速率的建议,但是其只不过是以语音容量换取数据容量的方法。 随着 MIMO的技术的出现,一种利用多个发射天线、多个接收天线进行高速数据传输的方法已经被提出,并成为未来无线通信技术发展的一种趋势。
最早提出无线MIMO技术详解概念的是Telatar和Foschini,其中Foschini等人提出的BLAST结构是典型的利用MIMO 技术进行空间多路复用的技术。 已经证明,具有M个发射天线以及P个接收天线的MIMO系统,在P≥M的情况下几乎可以使得信道容量提高到原来的M倍。
传统的无线MIMO技术详解系统均是非扩频的系统,而第三代移动通信系统是基于CDMA技术的扩频系统。可以采用码复用(Code-Reuse)方式把MIMO技术与CDMA系统结合起来,从而有效地提高其高速下行分组接入(HSDPA)的总体数据速率。
同样,TD-SCDMA系统也可以采用码复用的方式来应用无线MIMO技术详解技术,本文给出了一种TD-SCDMA系统的MIMO技术解决方案。这样,TD-SCDMA系统将既可以应用智能天线技术,也可以应用MIMO天线技术,本文将初步分析应用MIMO技术之后对智能天线技术的影响。
数学应该是最基础的了,会数学就可以学习了。
如果仅是基础知识的话,那需要知道《通信原理》和《信号与系统》,不过这两个并不能让你对无线通信有概念性的认识,所以我推荐在学习这两个部分之前可以先阅读一下《大话无线通信》,先认识通信。
然后的话,有《数字信号处理》、《数字通信基础》、《无线通信基础》、《信号检测》、《信息论》什么的,很多,不过一般来说不搞理论的话会前面三个基本也够了。
最后就是各种通信技术、通信算法、通信协议什么的了,信道编码、调制、信道滤波、信道估计、帧同步、载波同步、MIMO、OFDM、CDMA,太多了。
为什么要学通信啊,那么多东西要学,工资还低,软件多好。
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