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MIMO使用多个发射和接收天线来增加容量 在微波传输系统屮MIMO使川了不同的技术原理 MTMO对高频、短单跳微波传输是有意义的 在LTE、WiMAX和微波传输网络屮，采川多输入多输出(MIMO)技术 以及合适的部署策略是可以增加容量的。但是，具有视距传输网络中的 MIMO,比如LTE和WiMAX，与其在视距微波传输巾的运行相比有所差异。 为了充分利用MIMO的优势，服务提供商需要了解MIMO是如何工作的，以 及为什么它在不同的网络中存在差异。 MIMO的优势 MIMO使用至少2个，有时多个，发射天线和接收天线來传输一个单信 道。这种方法增加了数裾速率和频谱效率。例如，在每一侧增加6个天线 所得到的容量增长，与在一个单输入单输出(SISO)的信道增加100多倍 功率所产生的效果是相冋的。 MIMO技术使得容量增加和使川天线数量呈线性关系。相反，SISO、单 输入多输出(SIMO)和多输入单输出(MISO)系统的容量增加，和天线数 量呈现对数关系。相对对数增加而言，线性容量的增加是一个更有效的方 法。 MIMO的发射机和接收机比SISO、SIMO和MISO的更复杂,但是它不需 要更多的发射功率。 M1MO优势是如此清楚，它和许多技术标准已经相结合，包括： 国际电信联盟（ITU）的高速下行分组接入（HSDPA）标准是通用移 动通信系统（UMTS）标准的一部分。 家用无线路由使用1EEE802. lln标准 电气和电子工程师协会在蜂窝电话中使用的移动WiMAX技术 IEEE802. 16 标准。 ITULTE 标准。 当MIM0遇到香农定理 当MIMO系统在上世纪90年代中后期由GerardFoschini等人提出后, 这种具有突破性的带宽效率似乎违反香农定理。实际上MIMO中的多样性 和信号处理的使用，将单一点对点信道变换成多个并行信道来处理了。 乔农定理是建立在一个具有信道容量C和以速率R来传输信息的有噪 信道上的。然后它又指岀，如果R小于C,应该有这样一些代码，使得接 收机错误译码概率达到任意小。这意味着，从理论上讲，它可能以一个低 于速率C的任何速率而几乎没有差错地来传输信息。 这个容量通常表示成： C=Wlog2(l + S/N) 这里: C是以每秒比特为单位的信道容量 W是以赫然为单位的系统带宽 S/N是信噪比（S/N） 对于一个50dB的SNR和20Mhz带宽的信道，它的容量用数学方法表 示成： C=20*log2(1+50)=20*5. 6=112Mb/s 容量增加是相对于SNR的一个对数关系，它是一个慢增长。 这个例子使用一个20MHz的信道，这个带宽通常使用在LTE和LTE-A 巾。但20Mhz带宽的LTE-Advanced容量是500Mb / s或更高——显然远 远超出香农极限。 超越香农极限的一个途径是提高信噪比和基站发送功率。但即使信噪 比为100, 20MHz信道带宽的吞吐量也只有133Mb/ s,远小于LTE-A可能 能够提供的500 Mb / s吞吐量。 然而MIM0能够做到这个。它的高容量接收信息已然成为一个共识。 LTE和WiMAX网络中的MIM0 下面的公式可用于计算MIMO的香农极限。一个MIMO系统所能达到的 最大容量取决于如何建立一个信道，而不只是如SISO系统所示的信噪比。 在数学方面，MIMO系统的性能依赖于信道矩阵11及其性能的条件。 可以认为H信道矩阵是一组方程。毎个方程代表一个接收信号，这个 接收信号代表了一组唯一的信道系数和与之相应的发射信号共同作川的 结果。 该系统的性能最佳足H矩阵满秩，每行和每列满足相互之间的完全独 立。换句话说，如果矩阵是线性的，也就是矩阵是满秩的，那么方程是可 解的。 这意味着系统的最优性能只有在每个通道是完全独立时冰可能存在。 在一个充满散射、阴影衰减、反射和其它影响的环境中，信道是完全相互 独立的。 尽管这看起来像一个反直觉的解释，得到所传输信息的唯一途径是H 矩阵的可逆。仅当H矩阵所有的行和列都是不相关时，H矩阵是可逆的。 而只有散射、阴影衰减、反射和其它影响存在时，行和列冰是不相关的。 这是LTE和WiMAX网络的典型情况，特别是在人口稠密的城市地区使 用时。 点对点微波网络屮的MIMO 在一个点对点微波传输系统，中，一个矩阵可能包含2个发射天线和2 个接收天线，如图1所示。这是一个2X2的MIMO系统。 C = niaxlog2det(InK - pHRssH,z) 1 一个点对点的微波矩阵使用多个发射和接收天线 1 一个点对点的微波矩阵使用多个发射和接收天线 假如H12表示从发射天线1到接收天线2的信号行程，那么矩阵变成: rl=hlltl + hl2 t2 r2=h21tl + h22 t2 这里： rl=天线1的接收信号 r2=天