MIMO技术在无线通信领域应用探讨.docVIP

MIMO技术在无线通信领域应用探讨 　　[摘 要]近几年以来，无线通信行业迅速发展，尤其是多输入多输出技术的发现，这是一项重大的突破。本文通过对当前通信行业的研究，将MIMO技术的理论和其在无线通信行业中的应用进行了简单的介绍，此外，还包括空间的分集以及空间编码等。通过大量的实践证明我们可以发现，MIMO技术的使用，能够大大增加通信系统的容量，增强其频谱的利用率。 　　[关键词]MIMO；信道容量；空间分集 　　中图分类号：TN657.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0266-01 　　随着数字技术的飞速发展，多媒体逐渐进入人们的视野，此外，人们生活水平不断提高，对移动通信中的图像、视频等的传输要求不断增加。在这种形式下，4G网络通信技术应运而生，其作为一项新兴的技术，能够解决传统的通信技术中存在的大多数问题，尤其是其强大的数据传输速率，使其能够更好的保证传输过程中信息的安全性。因此，4G网络受到的关注越来越大。在4G网络中存在着一种TD-LTE技术，而其中的MIMO技术则是该技术的核心，具有非常重要的意义。MIMO技术是一种利用多天线系统进行数据传输的新型空时处理技术，从而大大增加通信系统的工作效率。 　　1 MIMO技术概述 　　1.1 MIMO技术的发展 　　MIMO技术是一种多入多出系统，能够在其发射端和接收端同时接受多个天线通信的系统，因此，在不增加宽带的情况下，是最好的提高通信系统容量以及频谱利用率的方法，同时，能够大大减少通信企业的成本，增加企业的经济效益。 　　该项技术最早是由意大利无线电工程师马可尼专家在1908年发明，其首次采用了多条天线结构的发射端和终端，增加了发射端的信号传输能力，并抑制了通信过程中信道的衰落情况，从而使通信系统信道的容量等得到了巨大的提高，同时，提高了其信道的传输速率。早在20世纪70年代就有人提出将该系统应用在通信网络中，然而，由于当时的技术限制，导致其直到90年代才初步进入通信行业，并展现了其巨大的发展潜力。MIMO技术的开发和应用促进了通信行业的发展，在接下来的几年内，朗讯等公司在该技术的基础上开发了WIFI等商用系统。到2012年，基本上所有的通信系统全部采用MIMO技术，该技术占据了几乎全部的通信市场。 　　1.2 MIMO技术的信号模型 　　MIMO技术采用了一种全新的信号模型，在天线的信号发射端和接收端分别采用了多天线结构，将需要传输的信息经过空时编译进行处理，使其变为Xn个信息子流，这些信息子流能够同时经过不同的信道，每个信号需要占用一个频带进行数据传输，但是却并没有增加系统的宽带。假如接收天线和发射天线的信道之间不存在相互的依赖或者影响关系，则可以创造更多的空间信道，同时，这些空间信道之间是并行的。空间信道的增加能够增大数据的传输效率，同时，由于这些空间信道的独立性，使其数据的传输速率得到了进一步的提高。 　　2 MIMO技术的传输机制 　　随着MIMO技术的发展，衍生了许多新兴的空时码，其具有传统的通信技术和MIMO技术的双重特点，包含了空间分集和时间分集，因此，可以将分集增益和编码增益同时进行提供，下面主要介绍一下空时码。 　　2.1 STTC 　　这是一种空时格码，是一种由延时分集衍生而来的新型空时码，结合了TCM编码的优点，并进行了大量的改进。该空时码的频带利用率不是由天线的数目决定的，而是由分集增益和频带的利用率来决定译码的复杂情况，而对于大多数的译码来说，其都是比较复杂的。对于空时格码来说，最好的设计形式是将任意的两个码字矩阵进行最大程度上的欧式距离计算，因此，想要如何更好的设计一个好的码是非常重要的。 　　最近几年以来，不少的研究学者对STTC技术进行相应的改变，希望能够提高其工作性能，然而，这些工作的主要精力大部分都投入在了新码字的构造上，希望能够改进最初的设计标准，尽管在开始能够获得一定的经济效益，但是却不能保证企业的效益和增益，因此，其研究工作还需要更大的努力。 　　2.2 STBC 　　STBC又叫做空时分组码，这种空时码使用的是两根发射天线，能够在接收端使用最大似然译码进行数据的分析和接收。由于这种空时码使用的线性处理方式较为简单，因此，一般使用在3G网络中，用其进行简单的数据传输和分集。 　　STBC同传统的空时码相比，其每根发射天线发射的信号都是正交的，因此，能够使STBC得到最大程度上的分集增益。然而，这种增益是通过一定的性能牺牲来得到的，主要是通过降低编码增益以及部分的频带利用率，但这种牺牲是相互的，当传输速率较低时，可以通过牺牲一定的正交性来提高传输速率。在当前的空时码中，存在着一种既能够全部保留分集增益以及传输速率，但是其性能却不会被降低的新型码，但这种空时码大