mimo技術(shù)的發(fā)展.doc

論文 MIMO技術(shù)的發(fā)展論文 摘要摘 要 多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多發(fā)多收天線(MTMRA，Multiple Transmit Multiple Receive Antenna)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。該技術(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，是新一代移動通信系統(tǒng)必須采用的關(guān)鍵技術(shù)。目前，各國已開始或者計劃進行新一代移動通信技術(shù)（后3G或者4G）的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)成為當前熱門的研究課題，而MIMO系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。 本文主要研究了MIMO無線通信技術(shù)的原理，分析了MIMO技術(shù)的發(fā)展歷史，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，最后就MIMO技術(shù)的應(yīng)用予以分析介紹，為深入認識與研究MIMO通信技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：MIMO 多輸入多輸出技術(shù) 無線移動通信ABSTRACT MIMO，which is short of Multiple-Input Multiple-Out-put or MTMRA，which is short of Multiple Transmit Multiple Receive Antenna is smart Antenna Engineerings major Breakthrough in Wireless Mobile Communication field.Such technology can multiply the capacity of communication system and the spectrum efficiency,which is the key technology that must be used in the new generation of mobile communication system. Currently, countries have started or plan the research of the new generation of mobile communications technology (3 G or 4 G) to ensure there is a place in the future of mobile communication field.With the development of technology, the future mobile broadband and wireless access fusion system become the hot research topic,and the multiple-input multiple-output (MIMO) system is one of the study direction which most people in it. This paper mainly studies the principle of MIMO wireless communication technology, analyzes the MIMO technology development history, the domestic and foreign research present situation and the development tendency,finally the MIMO technology application is introduced and analyzed,such lay the foundation for furth understanding and research of MIMO communication technology.Keywords: MIMO Multiple-Input Multiple-Out-put Wireless Mobile Communication論文 1引言 隨著移動通信業(yè)務(wù)規(guī)模和種類的迅速發(fā)展，如何有效地利用相對貧乏的頻譜資源提供更高質(zhì)量、更高速率的通信服務(wù)成為業(yè)界關(guān)注的焦點。新一代無線通信技術(shù)以其高質(zhì)量、高速率的移動多媒體傳輸目標讓人耳目一新。然而，實現(xiàn)這一振奮人心的通信目標并非易事，常規(guī)單大線收發(fā)通信系統(tǒng)目前而臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，即使采用常規(guī)發(fā)送分集、接收分集或智能大線技術(shù)也已小足以解決新一代無線通信系統(tǒng)的大容量與高可靠性需求問題?？蓱c幸的是，多入多出(MIMO)無線通信技術(shù)提供了解決該問題的新途徑，它在無線鏈路兩端均采用多大線，分別同時接收與發(fā)送，能夠充分開發(fā)空間資源，在無需增加頻譜資源和發(fā)送功率的情況卜，成倍地提升通信系統(tǒng)的容量與可靠性。然而，與常規(guī)單大線收發(fā)通信系統(tǒng)相比，MIMO通信系統(tǒng)中多大線的應(yīng)用而臨大量亟待研究的問題。 從2001年10月NTT DoCoMo開始提供3G商用業(yè)務(wù)以來，一些國家也陸續(xù)準備部署3G網(wǎng)絡(luò)，但與此同時，世界各國也已經(jīng)開始或者計劃開始新一代移動通信技術(shù)的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一片立席之地。這里所提到的新一代移動通信是指后(beyond) 3 G或者4G。日前普遍認為后3G的最高傳輸速率將超過100M ;能夠?qū)崿F(xiàn)全球無縫漫游;具有非常高的靈話性，能自適應(yīng)地進行資源分配;支持下一代Internet( IPv6)，而且是全IP網(wǎng)絡(luò);當然服務(wù)成木低也將是后3G的一個重要特征。隨著時勢的發(fā)展，未來移動通信廣帶無線移動和無線接入融合系統(tǒng)成為當前熱門的研究課題。而MIMO(多進多出)系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。2 MIMO技術(shù)的概念所謂的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。MIMO技術(shù)對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 MIMO技術(shù)大致可以分為兩類：發(fā)射/接收分集和空間復用。傳統(tǒng)的多天線被用來增加分集度從而克服信道衰落。具有相同信息的信號通過不同的路徑被發(fā)送出去，在接收機端可以獲得數(shù)據(jù)符號多個獨立衰落的復制品，從而獲得更高的接收可靠性。舉例來說，在慢瑞利衰落信道中，使用1根發(fā)射天線n根接收天線，發(fā)送信號通過n個不同的路徑。如果各個天線之間的衰落是獨立的，可以獲得最大的分集增益為n，平均誤差概率可以減小到 ，單天線衰落信道的平均誤差概率為 。對于發(fā)射分集技術(shù)來說，同樣是利用多條路徑的增益來提高系統(tǒng)的可靠性。在一個具有m根發(fā)射天線n根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對之間的路徑增益是獨立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為mn。智能天線技術(shù)也是通過不同的發(fā)射天線來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，形成指向某些用戶的賦形波束，從而有效的提高天線增益，降低用戶間的干擾。廣義上來說，智能天線技術(shù)也可以算一種天線分集技術(shù)。分集技術(shù)主要用來對抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供額外的信息來增加通信中的自由度(degrees of freedom)。從本質(zhì)上來講，如果每對發(fā)送接收天線之間的衰落是獨立的，那么可以產(chǎn)生多個并行的子信道。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這被稱為空間復用。需要特別指出的是在高SNR的情況下，傳輸速率是自由度受限的，此時對于m根發(fā)射天線n根接收天線，并且天線對之間是獨立均勻分布的瑞利衰落的。根據(jù)子數(shù)據(jù)流與天線之間的對應(yīng)關(guān)系，空間多路復用系統(tǒng)大致分為三種模式：D-BLAST、V-BLAST以及T-BLAST。D-BLAST:D-BLAST最先由貝爾實驗室的Gerard J. Foschini提出。原始數(shù)據(jù)被分為若干子流，每個子流之間分別進行編碼，但子流之間不共享信息比特，每一個子流與一根天線相對應(yīng)，但是這種對應(yīng)關(guān)系周期性改變，如圖1.b所示，它的每一層在時間與空間上均呈對角線形狀，稱為D-BLAST(Diagonally- BLAST)。D-BLAST的好處是，使得所有層的數(shù)據(jù)可以通過不同的路徑發(fā)送到接收機端，提高了鏈路的可靠性。其主要缺點是，由于符號在空間與時間上呈對角線形狀，使得一部分空時單元被浪費，或者增加了傳輸數(shù)據(jù)的冗余。如圖1.b所示，在數(shù)據(jù)發(fā)送開始時，有一部分空時單元未被填入符號(對應(yīng)圖中右下角空白部分)，為了保證D-BLAST的空時結(jié)構(gòu)，在發(fā)送結(jié)束肯定也有一部分空時單元被浪費。如果采用burst模式的數(shù)字通信，并且一個burst的長度大于M(發(fā)送天線數(shù)目)個發(fā)送時間間隔 ，那么burst的長度越小，這種浪費越嚴重。它的數(shù)據(jù)檢測需要一層一層的進行，如圖1.b所示：先檢測c0、c1和c2，然后a0、a1和a2，接著b0、b1和b2V-BLAST:另外一種簡化了的BLAST結(jié)構(gòu)同樣最先由貝爾實驗室提出。它采用一種直接的天線與層的對應(yīng)關(guān)系，即編碼后的第k個子流直接送到第k根天線，不進行數(shù)據(jù)流與天線之間對應(yīng)關(guān)系的周期改變。如圖所示，它的數(shù)據(jù)流在時間與空間上為連續(xù)的垂直列向量，稱為V-BLAST(Vertical-BLAST)。由于V-BLAST中數(shù)據(jù)子流與天線之間只是簡單的對應(yīng)關(guān)系，因此在檢測過程中，只要知道數(shù)據(jù)來自哪根天線即可以判斷其是哪一層的數(shù)據(jù)，檢測過程簡單。 考慮到D-BLAST以及V-BALST模式的優(yōu)缺點，一種不同于D-DBLAST與V-BLAST的空時編碼結(jié)構(gòu)被提出：T-BLAST。等文獻分別提及這種結(jié)構(gòu)。它的層在空間與時間上呈螺紋(Threaded)狀分布，如圖2所示。原始數(shù)據(jù)流被多路分解為若干子流之后，每個子流被對應(yīng)的天線發(fā)送出去，并且這種對應(yīng)關(guān)系周期性改變，與D-BLAST系統(tǒng)不同的是，在發(fā)送的初始階段并不是只有一根天線進行發(fā)送，而是所有天線均進行發(fā)送，使得單從一個發(fā)送時間間隔 來看，它的空時分布很像V-BALST，只不過在不同的時間間隔中，子數(shù)據(jù)流與天線的對應(yīng)關(guān)系周期性改變。更普通的T-BLAST結(jié)構(gòu)是這種對應(yīng)關(guān)系不是周期性改變，而是隨機改變。這樣T-BLAST不僅可以使得所有子流共享空間信道，而且沒有空時單元的浪費，并且可以使用V-BLAST檢測算法進行檢測。 3 MIMO技術(shù)分類 MIMO通信技術(shù)包括以下領(lǐng)域： 空分復用 (partial multiplexing)工作在MIMO天線配置下，能夠在不增加帶寬的條件下，相比SISO系統(tǒng)成倍地提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個較低速率的子數(shù)據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。如果發(fā)射端與接收端的天線陣列之間構(gòu)成的空域子信道足夠不同，即能夠在時域和頻域之外額外提供空域的維度，使得在不同發(fā)射天線上傳送的信號之間能夠相互區(qū)別，因此接收機能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時間資源。空間復用技術(shù)在高信噪比條件下能夠極大提高信道容量，并且能夠在“開環(huán)”，即發(fā)射端無法獲得信道信息的條件下使用。Foschini等人提出的“貝爾實驗室分層空時”（BLAST）是典型的空間復用技術(shù)。 空間分集(spatial diversity)：利用發(fā)射或接收端的多根天線所提供的多重傳輸途徑發(fā)送相同的資料，以增強資料的傳輸品質(zhì)。波束成型(beam forming)：借由多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束，將能量集中在欲傳輸?shù)姆较?，增加信號品質(zhì)，并減少與其他用戶間的干擾。 預(yù)編碼(precoding） 以上 MIMO 相關(guān)技術(shù)并非相斥，而是可以相互配合應(yīng)用的，如一個 MIMO 系統(tǒng)即可以包含空分復用和分集的技術(shù)。4 MIMO技術(shù)發(fā)展歷史實際上多進多出（MIMO）技術(shù)由來已久，早在1908年馬可尼就提出用它來抗衰落。在70年代有人提出將多入多出技術(shù)用于通信系統(tǒng)，但是對無線移動通信系統(tǒng)多入多出技術(shù)產(chǎn)生巨大推動的奠基工作則是90年代由AT&T Bell實驗室學者完成的。個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的最主要指標。1994年punlraj等人提出多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)概念，即在無線通信系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端同時使用多副天線收發(fā)信號來增加無線信道的容量。所以也將MIMO系統(tǒng)稱為多天線系統(tǒng)。1995年Teladar給出了在衰落情況下的MIMO容量；1996年Foshinia給出了一種多入多出處理算法對角-貝爾實驗室分層空時(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等討論了用于多入多出的空時碼；1998年Wolniansky等人采用垂直-貝爾實驗室分層空時(V-BLAST)算法建立了一個MIMO實驗系統(tǒng)，在室內(nèi)試驗中達到了20 bit/s/Hz以上的頻譜利用率，這一頻譜利用率在普通系統(tǒng)中極難實現(xiàn)。這些工作受到各國學者的極大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速發(fā)展。2002年10月,世界上第一顆BLAST芯片在朗訊公司貝爾實驗室問世，貝爾實驗室研究小組設(shè)計小組宣布推出了業(yè)內(nèi)第一款結(jié)合了貝爾實驗室Layered Space Time (BLAST) MIMO技術(shù)的芯片，這一芯片支持最高44的天線布局，可處理的最高數(shù)據(jù)速率達到19.2Mbps。該技術(shù)用于移動通信，BLAST芯片使終端能夠在3G移動網(wǎng)絡(luò)中接收每秒19.2兆比特的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在，朗訊科技已經(jīng)開始將此BLAST芯片應(yīng)用到其Flexent OneBTS家族的系列基站中，同時還計劃授權(quán)終端制造商使用該BLAST芯片，以提高無線3G數(shù)據(jù)終端支持高速數(shù)據(jù)接入的能力。2003年8月,Airgo Networks推出了AGN100 Wi-Fi芯片組，并稱其是世界上第一款集成了多入多出(MIMO)技術(shù)的批量上市產(chǎn)品。AGN100使用該公司的多天線傳輸和接收技術(shù)，將現(xiàn)在Wi-Fi速率提高到每信道108Mbps，同時保持與所有常用Wi-Fi標準的兼容性。該產(chǎn)品集成兩片芯片，包括一片Baseband/MAC芯片(AGN100BB)和一片RF芯片(AGN100RF)，采用一種可伸縮結(jié)構(gòu)，使制造商可以只使用一片RF芯片實現(xiàn)單天線系統(tǒng)，或增加其他RF芯片提升性能。該芯片支持所有的802.11 a、b和g模式，包含IEEE 802.11工作組推出最新標準(包括TGi安全和TGe質(zhì)量的服務(wù)功能)。Airgo的芯片組和目前的Wi-Fi標準兼容，支持802.11a, b,和g模式，使用三個5-GHz和三個2.4-GHz天線，使用Airgo芯片組的無線設(shè)備可以和以前的802.11設(shè)備通訊，甚至可以在以54Mbps的速度和802.11a設(shè)備通訊的同時還可以以108Mbps的速度和Airgo的設(shè)備通訊。 5 MIMO技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀作為無線高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)一MIMO其理論、性能、算法和實現(xiàn)的各方面均被各國學者廣泛地進行著研究。在MIMO系統(tǒng)理論及性能研究方面己有一批文獻。這些文獻己涉及相當廣泛的內(nèi)容，但是由于無線移動通信MIMO信道是一個時變、非平穩(wěn)多輸入多輸出系統(tǒng)，尚有大量問題需要研究。比如說，各文獻大多假定信道為分段-恒定衰落信道。這對于寬帶信號的4G系統(tǒng)及室外快速移動系統(tǒng)來說是不夠的，因此必須采用復雜的模型進行研究。已有不少文獻在進行這方面的工作，即對信道為頻率選擇性衰落和移動臺快速移動情況進行研究。再有，在基本文獻中，均假定接收機精確已知多徑信道參數(shù)，為此，必須發(fā)送訓練序列對接收機進行訓練。但是若移動臺移動速度過快，就使得訓練時間太短，這樣快速信道估計或盲處理就成為重要的研究內(nèi)容。 另外實驗系統(tǒng)是MIMO技術(shù)研究的重要一步。實際系統(tǒng)研究的一個重要問題是在移動終端實現(xiàn)多天線和多路接收，學者們正大力進行這方面的研究。由于移動終端設(shè)備要求體積小、重量輕、耗電小，因而還有大量工作要做。目前各大公司均在研制實驗系統(tǒng)。Bell實驗室的BLAST系統(tǒng)4是最早研制的MIMO實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為1.9GHz，發(fā)射8天線，接收12天線，采用D-BLAST算法。頻譜利用率達到了25.9bits/(Hzs)。但該系統(tǒng)僅對窄帶信號和室內(nèi)環(huán)境進行了研究，對于在3G、4G應(yīng)用尚有相當大距離。在發(fā)送端和接收端各設(shè)置多重天線，可以提供空間分集效應(yīng)，克服電波衰落的不良影響。這是因為安排恰當?shù)亩喔碧炀€提供多個空間信道，不會全部同時受到衰落。在上述具體實驗系統(tǒng)中，每一基臺各設(shè)置2副發(fā)送天線和3副接收天線，而每一用戶終端各設(shè)置1副發(fā)送天線和3副接收天線，即下行通路設(shè)置23天線、上行通路設(shè)置13天線。這樣與“單輸入/單輸出天線”SISO相比，傳輸上取得了1020dB的好處，相應(yīng)地加大了系統(tǒng)容量。而且，基臺的兩副發(fā)送天線于必要時可以用來傳輸不同的數(shù)據(jù)信號，用戶傳送的數(shù)據(jù)速率可以加倍。 朗訊科技的貝爾實驗室分層的空時（BLAST）技術(shù)是移動通信方面領(lǐng)先的MIMO應(yīng)用技術(shù)，是其智能天線的進一步發(fā)展。BLAST技術(shù)就其原理而言，是利用每對發(fā)送和接收天線上信號特有的“空間標識”，在接收端對其進行“恢復”。利用BLAST技術(shù)，如同在原有頻段上建立了多個互不干擾、并行的子信道，并利用先進的多用戶檢測技術(shù)，同時準確高效地傳送用戶數(shù)據(jù)，其結(jié)果是極大提高前向和反向鏈路容量。BLAST技術(shù)證明，在天線發(fā)送和接收端同時采用多天線陣，更能夠充分利用多徑傳播，達到“變廢為寶”的效果，提高系統(tǒng)容量。理論研究業(yè)已證明，采用BLAST技術(shù)，系統(tǒng)頻譜效率可以隨天線個數(shù)成線性增長，也就是說，只要允許增加天線個數(shù)，系統(tǒng)容量就能夠得到不斷提升。這也充分證明BLAST技術(shù)有著非常大的潛力。鑒于對于無線通信理論的突出貢獻，BLAST技術(shù)獲得了2002年度美國Thomas Edison（愛迪生）發(fā)明獎。 空時編碼是MIMO的基本問題，相關(guān)文獻中己提出了不少MIMO及空時編碼算法。但是為了在4G(第四代)等新一代系統(tǒng)中實際應(yīng)用MIMO,在空時編碼算法研究上還有大量工作要做。新一代無線通信系統(tǒng)計劃采用空時處理技術(shù)，例如IEEE 802 16 3寬帶固定無線接入標準的物理層把空時碼作為內(nèi)碼，RS碼作為外碼;歐洲WND - FLEX項目研究空時處理用于室內(nèi)64 100Mbit/s的無線自適應(yīng)MODENI。數(shù)據(jù)速率20 M b it/、帶寬效率提高20%的空時碼是4G的重要技術(shù)之一。人們正在不斷地提出新的或改進的空時編碼方法，以改善MIMO性能，減少空時編碼系統(tǒng)復雜性，更好地適合新一代無線通信系統(tǒng)的要求和信道實際的情況。 Hochwald提出了一種針對分段恒定衰落信道的新的信號調(diào)制方法單式空時調(diào)制(Unitary Space- tin e Modulation)。這種方法可以在不估計信道傳輸矩陣的條件下實現(xiàn)MIMO處理。隨后，他們又將該方法推廣到連續(xù)衰落信道情況，提出了微分單式空時碼。Bauch提出了將Turbo碼與短空時分組碼串接，Narayanan提出了將Turbo碼與短空時分組碼串接，liu基于秩理論提出了全分集和全速率空時Turbo碼，Cui等研究了并行級聯(lián)Turbo空時碼，Sallathurai等針對V- BLAST的問題，提出采用軟對消方式實現(xiàn)檢測的TURI30編碼與BLA ST結(jié)構(gòu)結(jié)合的MIMO處理方案。為了在新一代系統(tǒng)中實際應(yīng)用MIMO技術(shù)，就必須結(jié)合具體通信體制(多址方式、雙工方式、調(diào)制方式、常規(guī)信道編碼方式、多用戶檢測方式、波束形成方式等)進行性能研究和系統(tǒng)設(shè)計。近來，己有一批有關(guān)的研究結(jié)果發(fā)表。Agrawal等提出了一種OFDM與空時碼結(jié)合的MIMO方案，Goeokel等提出了用于OFDM的多維信號集,Wang等研究了在相關(guān)衰落信道情況O FDM空時碼系統(tǒng)。空時碼與信道編碼等處理的結(jié)合是空時研究的重要方向。Liu和Hanzo的文章對空時碼與信道碼的級聯(lián)進行了很好的綜述。 隨著MIMO技術(shù)日趨成熟，并向?qū)嵱没~進，國際上很多研究機構(gòu)已不斷推動MIMO技術(shù)的標準化進程，包括：MIMO無線傳播信道模型的標準化和MIMO技術(shù)的標準化。在國內(nèi)，科技部對新一代無線通信技術(shù)相當重視，已啟動的未來通用無線通信技術(shù)研究計劃（FUTURE）分為三階段實施：在第二階段（2004.1到2005.12），B3G/4G空中接口技術(shù)研究達到相對成熟的水平，并進行與之相關(guān)的系統(tǒng)總體技術(shù)研究（包括與無線自組織網(wǎng)絡(luò)、游牧無線接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通技術(shù)研究等），完成聯(lián)網(wǎng)實驗和演示業(yè)務(wù)的開發(fā)，建成具有B3G/4G技術(shù)特征的演示系統(tǒng)，向ITU提交初步的新一代無限通信體制標準；在第三階段（2006.1到2010.12），完成通用無線環(huán)境的體制標準研究及其系統(tǒng)實用化研究，開展較大規(guī)模的現(xiàn)場實驗，完成預(yù)商用系統(tǒng)的研制。 6 MIMO技術(shù)發(fā)展展望 過去的十幾年中，MIMO技術(shù)己經(jīng)取得相當大的進展，但是在實際的系統(tǒng)中要達到MIMO理論上的容量增加仍然有許多技術(shù)難點。這些技術(shù)難點也是日前MIMO技術(shù)的研究熱點，主要有以下4個方面。(1)信道建模和信道容量 研究MIMO技術(shù)時必須考慮信道模型和信道容量。實現(xiàn)MIMO系統(tǒng)實際增益的關(guān)鍵在于建立更準確的信道模型，在對MIMO信道容量進行研究時，應(yīng)該考慮多徑，考慮衰落之間的相關(guān)性對信道容量的影響。 ( 2)MIMO系統(tǒng)的信號設(shè)計和信號處理 MIMO信道的識別、對于己知信道應(yīng)如何設(shè)計最佳發(fā)送信號設(shè)計出適合于大多數(shù)信道模型的通用信號、接收端信號處理如何對應(yīng)信號設(shè)計，這些都是實際可用的MIMO系統(tǒng)必須考慮的問題。使用最優(yōu)的發(fā)送信號方案，可以大大簡化對接收信號的處理。一旦發(fā)送方案確定，就可以確定各種接收端的結(jié)構(gòu)，當前的研究熱點是考慮信號處理結(jié)構(gòu)在性能和處理復雜性兩者之間折衷。 ( 3)與傳播相關(guān)的研究方向 如何解決MIMO系統(tǒng)的多徑效應(yīng)是一個很重要的問題，現(xiàn)在常用的方法一是在接收端做均衡處理，一是與OFDM技術(shù)結(jié)合。美國Agere系統(tǒng)公司日前開發(fā)成功了最高傳輸速度為162Mbit/s的無線LAN(局域網(wǎng))技術(shù)，這種技術(shù)是在收發(fā)兩端使用陣列天線的多輸入多輸出(MIMO)和正交頻分復用(OFDM)。該系統(tǒng)使用3對收發(fā)天線，每對收發(fā)天線可以實現(xiàn)54 M b it/s的傳輸速率。這是日前MIMO + OFDM技術(shù)所表現(xiàn)的強大的應(yīng)用潛力。IEEE 802 11a 11g都是以O(shè)FDM作為核心技術(shù)，而IEEE 802 16系列則是以MIMO+ OFDM技術(shù)為核心。世界各國和各大電信廠商日前都己經(jīng)開展了新一代移動通信系統(tǒng)的研究，而A. M Mn技術(shù)是具有極高頻譜利用率的技術(shù)，在V-Blast算法下，理想情況下可以達到2040 bit/s/Hz,這是日前任何一種技術(shù)所達不到的。另外在各類無線通信系統(tǒng)中，ISI(符號間干擾)一直是影響通信質(zhì)量的重要因素。OFDM技術(shù)能夠有效對抗ISI，同時具有頻譜利用率高、抗多徑衰落性能好、成本偏低等優(yōu)點，使得這兩種技術(shù)特別是兩者的結(jié)合有望成為過渡到4G的潛在技術(shù)。因此這兩種技術(shù)己經(jīng)成為日前4G研究的熱點是一個非常有前景的研究方向。( 4)MIMO在未來網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 在未來的4G系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)將發(fā)揮巨大的作用，但還有很多工作需要廣大學者進行:研究開發(fā)適合蜂窩網(wǎng)絡(luò)的MIMO鏈路;設(shè)計利用MIMO信道實現(xiàn)在降低干擾和提高速率之間最優(yōu)的折衷算法;MIMO算法如何應(yīng)用在由于用戶移動造成的快速時變信道中;減少附加天線所帶來的十擾;基于MIMO的物理層和MAC(媒體接入控制)層卞要功能的分析及兩者之間的相互作用;多用戶情況下所引入的多址干擾等。 7結(jié)束語為了適應(yīng)人類社會更廣泛的活動和更深遠的探索，通信技術(shù)止以前所末有的速度迅速發(fā)展。通過廣大科技人員的潛心研究和深度開發(fā)，無線電通信這古老而又嶄新的技術(shù)必將換發(fā)出青春活力，以適應(yīng)末來的人類社會通信需求?，F(xiàn)在無線通信系統(tǒng)需要提供越來越高的數(shù)據(jù)速率。傳統(tǒng)的方式通過高階調(diào)制和更大的信號帶寬來實現(xiàn)，新的方法卻通過利用無線系統(tǒng)的傳輸信道來提高數(shù)據(jù)速率。通過使用多天線系統(tǒng)（典型的MIMO），可以使數(shù)據(jù)速率和信道容量有了比較大的提升。因此，MIM系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于多種移動通信標準，也成為了未來移動通信標準的必選項目。MIM技術(shù)是一項全新的技術(shù)，在其算法開發(fā)、信道建模、大線設(shè)計、測試平臺搭建、芯片開發(fā)與標準化方而還有大量工作有待進行。盡管如此，我們還是相信，隨著技術(shù)的發(fā)展和器件工藝的進步提高，MIMO終將在末來的移動通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用?？傊?，MIMO無線通信技術(shù)日趨成熟，逐步從理論研究走向產(chǎn)品開發(fā)，其銳小可當?shù)陌l(fā)展趨勢已預(yù)示著高速無線傳輸時代的來臨。 參考文獻l任立剛，宋梅，郁松楠，等.移動通信中的MIMO技術(shù)j現(xiàn)代電信科技，2004. （1）: 425.2Telatar E Capacity of multiantenna Caussian channels M.A&T -Bell Lab,1995.3 啜鋼，王文博，常永宇，李宗豪移動通信原理與系統(tǒng)北京：北京郵電大學出版社，20054 黃韜，袁超偉，楊睿哲MIMO 相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社，20065 羅濤，樂光新多天線無線通信原理與應(yīng)用北京：北京郵電大學出版社，20056 Hannes Ekstrom，Anders Furuskor，Jonas Karlsson,Michael Meyer，Stefan Parkvall，JohanTorsner,Mattias Wahlqvist,Ericsson Technical Solutions for the 3G Long-TermEvolutionIEEE Communications MagazineMarch 20067 Andrea GoldsmithWireless CommumicationsCambridge University Press20058 David Tse,Pramod ViswanathCambridge University Press20049 Vahid Tarokh,Hamid Jafarkhani,and A.R.CalderbankSpace-Time Block Codes from thogonal esigns EEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,VOL45,NO.5 JULY 199910張平第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及分析.電信科學,2002 年08 期11朱近康對3G 和后3G 發(fā)展的思考移動通信,2003 年7 月12武剛多入多出無線通信中的信道模型、空時編碼及關(guān)鍵技術(shù)研究：博士學位論文，成都：電子科技大學出版社，200412 Jankiraman MSpcae-Time codes and MIMO systems M Artceh House,200413 Jafarkhani H.Space-Time Coding:Theory and PracticeCambridge University Press,200514 Durgir G.DSpcae-Time wireless Channels M Prentice Hall,200215 Tarokh V.，Seshadri N.，calderbank A RSpace-Time codes for high data rate wireless ommunication:Performance Criterion and Code construction J IEEE Trans InfoTheory,199816 Tarokh V.，Seshadri N.，calderbank A RSpace-Time block codes from orthogonal designsJ.IEEE Trans Info Theory,199917 Larsson E G.，Stoica PSpace-Time Block Coding for Wireless CommunicationsM Cambridge University Press,200318 Vucetic B.，Yuan JSpace-Time Coding MJohn Wiley & Sons,200319 吳偉陵移動通信中額關(guān)鍵技術(shù) M 北京：北京郵電大學出版社,200320Schlegel C. Perez LTrellis and Turbo Coding J Wiley-IEEE,0421ershman A. Sidiropoulos NSpace-Time Proce