多進(jìn)多出(multiple input multiple output，MIMO)是為極大地提高信道容量，在發(fā)送端和接收端都使用多根天線，在收發(fā)之間構(gòu)成多個(gè)信道的天線系統(tǒng)。多進(jìn)多出是一種相當(dāng)復(fù)雜的天線分集技術(shù)。多徑效應(yīng)會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，因此傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)都在如何消除多徑效應(yīng)上動(dòng)腦筋。而MIMO系統(tǒng)正好相反，它利用多徑效應(yīng)來(lái)改善通信質(zhì)量。在MIMO系統(tǒng)中，收發(fā)雙方使用多副可以同時(shí)工作的天線進(jìn)行通信。MIMO系統(tǒng)通常采用復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)來(lái)顯著增強(qiáng)可靠性、傳輸范圍和吞吐量。發(fā)射機(jī)采用這些技術(shù)同時(shí)發(fā)送多路射頻信號(hào)，接收機(jī)再?gòu)倪@些信號(hào)中將數(shù)據(jù)恢復(fù)出來(lái)。
要提高系統(tǒng)的吞吐量，一個(gè)很好的方法就是提高信道的容量。MIMO可以成倍地提高衰落信道的信道容量。根據(jù)這個(gè)工具，對(duì)于采用多天線陣發(fā)送和接收技術(shù)的系統(tǒng)，在理想情況下信道容量將隨著m線型增加，從而提供了目前其他技術(shù)無(wú)法達(dá)到的容量潛力。其次，由于多天線陣發(fā)送和接收技術(shù)本質(zhì)上是空間分集與時(shí)間分集技術(shù)的結(jié)合，有很好的的抗干擾能力;進(jìn)一步將多天線發(fā)送和接收技術(shù)與信道編碼技術(shù)結(jié)合，可以極大地提高系統(tǒng)的性能，這樣導(dǎo)致了空時(shí)編碼技術(shù)的產(chǎn)生?？諘r(shí)編碼技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了空分多址，是將來(lái)無(wú)線通信中必然選擇的技術(shù)之一。 [2] MIMO天線陣列，是一種開(kāi)環(huán)的MIMO技術(shù)，m個(gè)發(fā)送天線，使用編碼重用技術(shù)將同樣碼集的每個(gè)碼重復(fù)使用m次，每個(gè)碼用來(lái)調(diào)制不同的數(shù)據(jù)子流，這樣在不增加碼資源的基礎(chǔ)上提高了原始數(shù)據(jù)的傳輸速率。為了分辨m個(gè)數(shù)據(jù)子流，在接收端也要使用多天線和空間信號(hào)處理。 [2] MIMO技術(shù)主要有兩種表現(xiàn)形式，即空間復(fù)用和空時(shí)編碼。這兩種形式在WiMAX技術(shù)中都得到了應(yīng)用。WiMAX技術(shù)還給出了同時(shí)使用空間復(fù)用和空時(shí)編碼的形式。目前MIMO技術(shù)正在被開(kāi)發(fā)應(yīng)用到各種高速無(wú)線通信系統(tǒng)中。 [2] 為充分利用MIMO的容量，人們提出了不同的空時(shí)處理方案。貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了一種分層空時(shí)結(jié)構(gòu)，它將信源數(shù)據(jù)分成幾個(gè)子數(shù)據(jù)流，獨(dú)立地進(jìn)行編碼調(diào)制，因而它不是基于發(fā)射分集的。AT&T在發(fā)射延遲分集的基礎(chǔ)上正式提出了基于發(fā)射分集的空時(shí)編碼。同時(shí)，一種簡(jiǎn)單的發(fā)送分集方案也被提出，并將它進(jìn)一步推廣提出了空時(shí)分組編碼，由于它具有很低的譯碼復(fù)雜度，已經(jīng)被正式列入WCDMA標(biāo)準(zhǔn)中。空時(shí)編碼是一種把編碼、調(diào)制和空間分集結(jié)合起來(lái)的新興技術(shù)，也成為后3G技術(shù)中重要的一部分。
智能終端迅速普及將移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求推到一個(gè)更高的水平上，從而導(dǎo)致了頻譜資源的嚴(yán)重短缺。大規(guī)模技術(shù)主要挑戰(zhàn)包括導(dǎo)頻污染、波束賦型、預(yù)編碼和高性能信號(hào)檢測(cè)等。技術(shù)優(yōu)勢(shì)大規(guī)模MIMO技術(shù)采用大量天線來(lái)服務(wù)數(shù)量相對(duì)較少的用戶，可以有效提高頻譜效率。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)圍繞吞吐量、傳輸功率效率、預(yù)編碼和接收端設(shè)計(jì)等方面對(duì)大規(guī)模技術(shù)進(jìn)行了深入研究。另一方面，能耗效率是又一關(guān)鍵性能指標(biāo)。大規(guī)模MIMO不僅能夠有效提高系統(tǒng)信道容量，同時(shí)還能顯著改善無(wú)線系統(tǒng)的能耗效率。 大規(guī)模MIMO與傳統(tǒng)MIMO性能對(duì)比大規(guī)模MIMO與傳統(tǒng)MIMO相比具有諸多特點(diǎn)。導(dǎo)頻污染成為大規(guī)模MIMO技術(shù)的關(guān)鍵性限制因素，這是因?yàn)殡S著基站天線數(shù)量的增加，相鄰小區(qū)的用戶在上行道估計(jì)中使用同一組(或非正交的)訓(xùn)練序列，從而導(dǎo)致基站端信道估計(jì)結(jié)果并非本地用戶和基站間的信道，而是被其他小區(qū)用戶發(fā)送的訓(xùn)練序列所污染的估計(jì)。此外，信道測(cè)量、建模與估計(jì)、波束賦型/預(yù)編碼與檢測(cè)設(shè)計(jì)、硬件復(fù)雜度等問(wèn)題也將限制大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
下載文檔
