MIMO技术变革下一代移动通信系统设计.pdfVIP

技术市场 T ECHNO L OGY MAR KE T MIMO 技术变革下一代移动通信系统设计 MIMO technology will lead a revolution of mobile commumication system design 胜利油田电力管理总公司 林德概 引言 Rayleigh衰落，在不同空间位置上其衰 效使用、带宽的动态分配、安全的无线 随着无线通信技术的快速发展，频 落特性不同。如果两个位置间距大于天 应用、更高的服务质量、高性能的信号 谱资源的严重不足已经日益成为遏制无 线之间的相关距离(通常相隔十个信号波 调制传输技术。为此，下一代MIMO无 线通信事业的瓶颈。如何充分开发利用 长以上)，就认为两处的信号完全不相 线通信系统使用了许多新的关键技术， 有限的频谱资源，提高频谱利用率，是 关，这样就可以实现信号空间分集接收。 包括空时编码技术、MIMO OFDM技 当前通信界研究的热点课题之一。 MIMO技术的关键是能够将传统通 术、智能天线术以及空时频三维信号的 多输入多输出 （MIMO）无线通信技 信系统中存在的多径衰落影响因素变成 自适应技术等等。 术的概念非常简单，任何一个无线通信 对用户通信性能有利的增强因素。 系统，只要其发射端和接收端均采用了 MIMO技术有效地利用了随机衰落和可 多个天线或者天线阵列，就构成了一个 能存在的多径传播来成倍地提高业务传 无线MIMO系统。该系统采用空时处理 输速率。MIMO技术成功之处主要是它 技术进行信号处理。在多经环境下，该 能够在不增加所占用的信号带宽的前提 技术能在不增加带宽的情况下成倍地提 下带来无线通信的性能上几个数量级的 图1 无线通信系统结构图 高通信系统的容量和频谱利用率，是新 改善。因此在多天线相关的信道建模、信 一代移动通信系统必须采用的关键技术。 息论和编码理论、信号处理算法、天线 1.空时编码技术——MIMO与编码 MIMO技术实质上是为系统提供空间复 设计以及固定和移动的蜂窝设计每一面 技术的结合 用增益和空间分集增益， 目前针对 都取得了进展。 空时编码技术是在1998年由Vahid MIMO信道所进行的研究也主要围绕这 Tarokh等人提出的一项基于发射分集的 两个方面。空间复用技术可以大大提高 MIMO技术带来无线通信系统的四大变革 技术。Tarokh等人认为：如果在发射端 信道容量，而空间分集则可以提高信道 无线通信系统从发送端开始，首先 采用适合多天线传输的编码技术，同时 的可靠性，降低信道误码率。 经过发送端编码和发送端调制，然后通 在接收端进行相应地信号处理技术，能 空间复用就是在接收端和发射端使 过无线通信链路到接收端天线，在接收 获得很大的性能增益，这样就能够实现 用多副天线，充分利用空间传播中的多 端解调译码恢复原始信号。MIMO技术 数据的高速传输。 径分量，在同一频带上使用多个数据通 的引入是无线通信的一场革命，它的影 最近几年来空时编码技术在无线通 道(MIMO子信道)发射信号，从而使得 响是全方位的。从无线通信系统的结构 信领域引起了广泛关注。朗讯实验室的 容量随着天线数量的增加而线性增加。 来看，MIMO技术通过和无线通信系统 Forchini和Gans，ATT的Tarokh及 这种信道容量的增加不需要占用额外的 的各个关键部分相结合以改善系统的整 其同事们在这方面作了关键性工作，率 带宽，也不需要消耗额外的发射功率，因 体性能，如和编码技术结合形成空时编 先提出了空时编码的概念。空时编码的 此是提高信道和系统容量一种非常有效 码技术、与调制技术结合形成MIMO有效工作需要在发射和接收端使用多个 的手段。 OFDM技术、与天线技术结合成为多天 天线，因为空时编码同时利用时间和空 空间分集是用来克服无线传输中的 线的智能天线系统。MIMO技术的引入 间两维信号处理来构造码字，这样才能 信道衰落的一种技术，以分为接收分集 使先前的通信信号的时频域处理转变为 有效抵消衰落，提高功