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《深入剖析mimo系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、射頻/無線欲打印此文章，從您的瀏覽器菜單中選擇“文件”後再選“打印”。深入剖析MIMO系統(tǒng)上網(wǎng)時間:2006年10月13日對更高網(wǎng)路容量和更高無線網(wǎng)路性能的需求是不變的。MIMO系統(tǒng)能大幅改善頻譜效率，將在很多未來的無線通訊系統(tǒng)中扮演重要角色。本文將概述MIMO系統(tǒng)的原理和這些系統(tǒng)的標準化。過去幾年，無線服務(wù)重要性日益提升，對更高網(wǎng)路容量和更高性能的需求不斷成長。幾種選擇方式如更高頻寬、最佳化的調(diào)變方式甚至程式碼多工系統(tǒng)實際上提高頻譜效率的潛力有限。多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)透過採用天線陣列，利用空間多工技
2、術(shù)來提高所使用頻寬的效率。MIMO系統(tǒng)利用來自一個訊息通道的多個輸入和多個輸出。這些系統(tǒng)是用空間分集和空間多工定義的。空間分集分為Rx和Tx分集。訊號的副本從另外一個天線發(fā)送或在多個天線處接收。採用空間多工，系統(tǒng)能在一個頻率上同時傳輸一個以上的空間數(shù)據(jù)串流。MIMO是在802.11n、802.16-2004和802.16e以及3GPP中制訂的。包含MIMO的更新標準是IEEE802.20和802.22。本文將概述MIMO系統(tǒng)的原理以及這些系統(tǒng)的標準化，以及WCDMA、OFDM和天線陣列的基礎(chǔ)知識。MIMO訊息
3、通道非MIMO系統(tǒng)用幾個頻率透過多個訊息通道鏈接。MIMO訊息通道具有多個鏈路，工作在相同的頻率。該技術(shù)的挑戰(zhàn)是所有訊號路徑的分離和均衡。訊息通道模型包括具有直接和間接訊息通道分量的H矩陣。直接分量(例如h11)描述訊息通道平坦度，而間接分量(例如h21)代表訊息通道隔離。發(fā)送訊號用s代表，接收訊號用r代表。時間不變的窄頻訊息通道定義為：瞭解H對於解碼來說是必要的，並透過一個已知的訓練序列估計。如果接收器將訊息通道近似值發(fā)送到發(fā)送器，則可以用來進行預編碼。預編碼能改善MIMO性能。香農(nóng)理論可計算理論訊息通道容
4、量。它包括了傳輸頻寬fg和訊息噪音比。大多數(shù)訊息通道容量的改善都是基於頻寬擴展或者其他調(diào)變。這些因素並不能很大地提高頻譜效率。MIMO系統(tǒng)的香農(nóng)容量又決定於天線的數(shù)量。M是最小的MT(發(fā)送天線的數(shù)量)或MR(接收天線的數(shù)量)，表示空間資訊串流的數(shù)量。例如，一個2x3的系統(tǒng)只能支援兩個空間數(shù)據(jù)串流，這個結(jié)果同樣適用於2x4的系統(tǒng)。對於MIMO，以下公式提供了容量的計算方法：MIMO容量隨著天線數(shù)量呈線性增加。不對稱的天線星座分佈(例如1x2或2x1)被稱為接收或發(fā)送分集。在這些情況下容量(CTx/Rx)隨天線的
5、數(shù)量呈對數(shù)成長。空間多工透過一個以上的天線發(fā)送多組數(shù)據(jù)串流稱為空間多工。有兩種類型必須考慮。第一種類型為V-BLAST(VerticalBell實驗室分層空間-時間)，它發(fā)送空間未編碼的數(shù)據(jù)串流，不需要考慮在接收器上對訊號進行均衡處理。第二種類型是透過空間-時間編碼實現(xiàn)的。與V-BLAST相較，空間時間編碼提供正交編碼方式，因此是獨立的數(shù)據(jù)串流。V-BLAST方法不能分離數(shù)據(jù)串流，因此會出現(xiàn)多個數(shù)據(jù)串流的干擾(MSI)。這會使傳輸變得不穩(wěn)定，而前向糾錯編碼並非總是能解決這個問題?？臻g-時間編碼訊號的檢測基於一
6、種簡單的線性處理，並獲得合理的結(jié)果。空間多工的優(yōu)勢是，容量的增加與發(fā)送天線的數(shù)量線性相關(guān)?？臻g分集空間多工可提供更高容量，但訊號品質(zhì)並無改善?？臻g多工不僅沒有提高訊號品質(zhì)，反而使訊號品質(zhì)降低了?？臻g分集能改善訊號品質(zhì)，並在接收端達到更高的訊息噪音比。特別是在廣大的網(wǎng)路區(qū)域，空間多工技術(shù)達到了自身的極限。網(wǎng)路環(huán)境越大，訊號強度就必須越高。分集原理依賴於結(jié)構(gòu)化冗餘的傳輸。這種冗餘可以在任何時間，從任何天線、透過任何頻率，或以任何極化方式傳輸。而目前在MIMO技術(shù)中並沒有考慮後一種方法。因此必須考慮兩種空間分集：1
7、.Tx分集，一個訊號的副本從另外一個天線發(fā)送(例如2x1)；2.Rx分集，接收到的訊號進行多次評估(例如2x1)。第一種可以與單聲道和立體聲訊號相較。如果是立體聲訊號，人耳可以感受到更好的聲音效果。第二種分集類似於兩隻耳朵，所聽到的效果比單隻耳朵更好。圖1：MIMO物理信道的空間-時間編解碼為利用Tx分集，可以採用所謂的Alamouti空間-時間編碼(見圖3)。它可以獲得完全的分集，只使用一個接收天線。透過採用比發(fā)送天線更多的接收天線和一種合適的組合演算法，可以使用Rx分集。交換組合或最大定量組合是兩個演算法
8、的例子。如果訊息通道矩陣已知，這些演算法與分集類型無關(guān)。用於空間分集的接收器演算法見圖2。透過近場空間多工和遠場空間分集，可以實現(xiàn)無線通訊系統(tǒng)的最佳性能和覆蓋範圍。圖2：圖2用於空間分集的接收器算法，A和B為相同的信號空間-時間編碼空間-時間編碼改善了性能，並使空間分集可以使用。訊號的副本不僅從另外一個天線發(fā)送，而且在另外的時間發(fā)送。這種延遲發(fā)送稱為延遲分集?？臻g-時間編碼結(jié)合了空間和時間訊號副本，
