MIMO引領(lǐng)無線傳輸快速前進

　　高效優(yōu)質(zhì)的傳輸方案

　　通常，多徑要引起衰落，因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明，對于MIMO系統(tǒng)來說，多徑可以作為一個有利因素加以利用。那么什么是MIMO呢？

　　所謂的MIMO（多入多出），就是指無線網(wǎng)絡(luò)信號通過多重天線進行同步收發(fā)，MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道，這樣可以提高傳輸率。更確切地說就是信號通過多重切割之后，經(jīng)過多重天線進行同步傳送。由于無線信號在傳送的過程當(dāng)中為了避免發(fā)生干擾，會走不同的反射或穿透路徑，因此到達接收端的時間會不一致。為了避免被切割的信號不一致而無法重新組合，接收端會同時具備多重天線接收，然后利用DSP重新計算的方式，根據(jù)時間差的因素，將分開的各信號重新組合，并且快速正確地還原出原來信號。

　　由于信號經(jīng)過分割傳送，不僅單一流量降低，可拉大傳送距離，又擴大了天線接收范圍，因此MIMO技術(shù)不僅可以提高既有無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜范圍，更重要的是，還能擴大信號接收距離。所以不少強調(diào)信號傳輸速度與傳輸距離的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，紛紛開始采用MIMO的技術(shù)，推出高傳輸率的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。MIMO技術(shù)是無線移動通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破，成為新一代移動通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。采用MIMO技術(shù)，完全兼容于當(dāng)前的IEEE802．11a／b／g標(biāo)準，并且同時擴展了信號范圍，在單個20MHz頻道中具有更高的數(shù)據(jù)傳輸率。MIMO能夠確保一個在傳輸范圍內(nèi)信號的穩(wěn)固無線連接，還能保證其他高價設(shè)備所要求的各種信號范圍的服務(wù)品質(zhì)。消費者將會從這種增加的信號范圍、大的傳輸量、較高的可靠性和有效的功耗方面受益，同時它還保持著對網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的兼容性，對周圍的網(wǎng)絡(luò)沒有任何影響。

　　值得注意的是，利用MIMO技術(shù)不僅可以提高信道的容量，同時也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。實現(xiàn)空間復(fù)用增益的算法主要有貝爾實驗室的BLAST算法、ZF算法等，其中性能和復(fù)雜度最優(yōu)的就是BLAST算法。

　　目前MIMO技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點就是空時編碼，利用空間和時間上的編碼實現(xiàn)一定的空間分集和時間分集，從而降低信道誤碼率。事實上，MIMO天線系統(tǒng)已經(jīng)采用了簡單空時編碼技術(shù)。基于分集發(fā)射的空時碼可以分為空時格碼和空時塊碼，空時格碼有較好的性能，但其譯碼復(fù)雜度與傳輸速率成指數(shù)關(guān)系，實現(xiàn)難度較大；空時塊碼性能稍遜于空時格碼，但由于利用了正交設(shè)計理論，其譯碼復(fù)雜度很低，還可能得到最大的分集發(fā)射增益。經(jīng)過空時編碼的信號通過多條相關(guān)較小的無線信道到達接收端，接收端通常需要知道各個無線信道的理想?yún)��?shù)，這就要求發(fā)射端發(fā)射不同的導(dǎo)頻序列，接收端采用大量的信道估計運算，才可以達到空時分集效果。為此，也有人在研究不用信道估計的盲空時碼。多天線系統(tǒng)和空時編碼的結(jié)合，是空間資源利用技術(shù)的發(fā)展方向。

　　MIMO與OFDM雙劍合璧

　　雖然具有種種優(yōu)點，但是對于頻率選擇性衰落，MIMO技術(shù)依然是無能為力的。目前解決MIMO技術(shù)中的頻率選擇性衰落的方案可以結(jié)合OFDM技術(shù)，將頻率選擇性衰落轉(zhuǎn)換為子載波上的平坦衰落。另外，OFDM技術(shù)是未來移動通信網(wǎng)的核心技術(shù)，而OFDM提高頻譜利用率的作用有限，在OFDM的基礎(chǔ)上合理開發(fā)空間資源，也就是“MIMO＋OFDM”的方案，就可以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　近來種種跡象表明，“無線＋寬帶”已成為未來無線通信的重要賣點。MIMO和OFDM技術(shù)的結(jié)合，可以利用時間、頻率和空間三種分集技術(shù)，使無線系統(tǒng)對噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。為了進一步提高系統(tǒng)傳輸速率，使用OFDM技術(shù)的無線通信網(wǎng)要增加載波的數(shù)量，而這種方法會造成系統(tǒng)復(fù)雜度的增加，并增大系統(tǒng)的帶寬，這對今天的帶寬受限和功率受限的無線通信網(wǎng)系統(tǒng)就不太適合了。而MIMO技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，因此將MIMO技術(shù)與OFDM技術(shù)相結(jié)合是適應(yīng)下一代無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展要求的。

　　“MIMO＋OFDM”技術(shù)可以為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益，從而大大增加信道容量。MIMO技術(shù)的空間復(fù)用就是在接收端和發(fā)射端使用多個天線，充分利用空間傳播中的多徑分量，在同一頻帶上使用多個數(shù)據(jù)通道（MIMO子信道）發(fā)射信號，從而使容量隨著天線數(shù)量的增加而線性增加。這種信道容量的增加不占用額外的帶寬，也不消耗額外的發(fā)射功率，因此是增加信道和系統(tǒng)容量的一種非常有效的手段。

　　在下一代無線通信系統(tǒng)的研究中，人們充分重視到了MIMO和OFDM的結(jié)合帶來的種種好處，不僅能提高無線傳輸速率，在傳輸?shù)目煽啃苑矫嬉脖憩F(xiàn)優(yōu)異，這使得“MIMO＋OFDM”方案成為寬帶無線通信領(lǐng)域非常重要的技術(shù)之一。