MIMO潜力
时间：2022-02-18 17:24:01 | 来源：信息时代
时间：2022-02-18 17:24:01 来源：信息时代
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。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=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。
理论容量与天线数关系：
（1）图4-4所示的四条信道容量曲线的发射天线数量都为4，以接收天线数量为横轴，信噪比依次为0dB、5dB、10dB、15dB。从这四条不同的曲线我们可以得出结论：
图4-4
1．发射天线数量一定，信噪比不变时信道容量随着接收天线数的增多而增大，且增大的幅度越来越小。
2．发射天线和接收天线的数量均相同，信道容量随信噪比的增大而增大。
（2）图4-5所示的四条信道容量曲线的接收天线数量都为4，以发射天线数量为横轴，信噪比分别为0dB、5dB、10dB、15dB。从这四条不同的曲线我们可以得出结论：
1．接收天线数量一定，信噪比不变时信道容量随着发射天线数的增多而增大，增大的幅度会越来越小。
2．当发射天线数大于接收天线数时，信道容量增大的幅度会大幅度减缓，当>10以后，信道容量基本上就没有多大变化。
由上述结论我们可以看到信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以在不增加带宽和天线发送功率的情况下利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，证明了MIMO信道系统理论的正确性。
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