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MIMO技术移动通信技术主讲教师：尹宝慧

学习目标明晰MIMO增益阐述LTE系统中的MIMO传输模式辨别多天线技术区别

Contents目录行业PPT模板/hangye/1MIMO增益2多天线技术对比3LTE系统中的MIMO传输模式

MIMO增益MIMO增益MIMO系统的增益主要包括阵列增益、复用增益和分集增益。MIMO增益——阵列增益由于接收机对接收信号做的相干合并而获取的平均接收信噪比的提高称为阵列增益。在发送端不知道信道信息的情况下，MIMO信道可以获得的阵列增益与接收天线数成正比。阵列增益可以提高接收端信噪比，从而提升信号接收质量。MIMO增益——复用增益复用增益来源于空间信道理论上的复用阶数。对于M*N的MIMO系统，假设每对发射天线和接收天线之间的信道独立，并假设每根天线发射的信号相互独立且速率相等，则理论上相对单天线发射可以获得的复用阶数是min（M,N）。min（M,N）表示取发射天线数和接收天线数的最小值。复用阶数是空间信道容量能力的一个理论表征，可理解为M*N的MIMO系统提供的理论上的系统容量能力为SISO系统的min（M,N）倍。

MIMO增益MIMO增益——分集增益分集增益来源于空间信道理论上的分集阶数。根据收发天线数目的不同，可以分为下面三类。接收分集：被用于SIMO信道，分集阶数的最大值等于接收天线的数目。发射分集：常用于MISO信道，可以在发射机已知或未知下行信道状态信息的情况下进行。时空编码技术是一种特殊的发射分集，依靠特定编码方案，在无下行信道信息情况下，仍有较好性能。收发联合分集：对于M*N的MIMO系统，假设每对发射天线和接收天线之间的信道独立，并假设每根天线发射的信号相同，则理论上相对单天线发射可以获得的分集阶数是M*N。M*N表示发射天线数和接收天线数的乘积。分集阶数是空间信道容错能力的一个理论表征，可理解为M*N的MIMO系统提供的理论上的系统容错能力为SISO系统的M*N倍。

多天线技术对比多天线技术对比空间分集空间复用波束赋形天线特征天线之间不相关性、独立性天线之间相关性、波束的相干特性实现方式MIMO方式智能天线方式(AAS)天线距离原理同一数据流的不同版本并行发送多个数据流并行发送波束主瓣方向对准有用信号，波束零深对准干扰信号功能目的增加链路可靠性，提高传输成功率增加链路容量(峰值吞吐率)可以提高系统总容量，也可以提高单用户峰值速率增加覆盖、抑制干扰可以提高系统总容量，不能提高单用户峰值速率应用方式接收分集(多天线接收)，发射分集(多天线发送)天线相关性较高和链路质量较差的时候，复用度不能太高，需要降低复用数据流的数目。天线相关性不大的时候，复用效果与用户位置分布无关支持有条件的空间复用和空间多址，用户位置不同，对复用和多址效果影响较大：只有用户位置满足一定条件才能实现空间复用和空分多址应用场景在多径效应明显的地方，如密集城区、高新区，使用效果较好在农村和郊区使用效果较好；而在密集城区，算法比较复杂，对终端要求较高技术实现难度编码方式成熟，硬件要求不高，成本较低算法复杂，硬件要求较高终端实现多天线终端实现较为困难终端软件上需要增加相应的信道类型，无硬件上要求

LTE系统中的MIMO传输模式LTE系统中的MIMO传输模式LTE系统的下行MIMO技术支持2x2的基本天线配置，即两根发送天线和两根接收天线(2T2R)。上行链路只考虑一个发射天线，即1x2的天线配置。LTE的下行方向支持单用户MIMO(SU-MIMO)和多用户MIMO(MU-MIMO)。LTE下行的SU-MIMO，如采用空分复用，则两根天线发射两个数据流在一个TTI中传送给UE，可以成倍提高UE的下行速率。如果采用发射分集，则两根天线传给UE相同的数据流。LTE下行的MU-MIMO，基站将占用相同时频资源的多个数据流发送给不同用户，如果采用空分复用，则给每个手机传输两个数据流；如果采用发射分集，则给每个手机传输一个数据流。

LTE系统中的MIMO传输模式LTE系统中的MIMO传输模式对于LTE系统上行链路，在每个用户终端只有一个天线的情况下，如果把两个MS合起来进行发送，按照一定方式把两个MS的天线配合成一对，它们之间共享配对的两天线，使用相同的时/频资源，那么这两个MS和基站之间就可以构成一个虚拟上行MU-MIMO系统。理论上，虚拟MIMO技术可以极大地提高系统吞吐量，但是实际配对策略及如何有效地为配对用户分配资源的问题，都会对系统吞吐量产生很大的影响。用户配对是上行MU-MIMO的重要而独特的环节，即基站选取两个或多个单天线用户在同样的时/频资源块里传输数据。由于信号来自不同的用户，经过不同的信道，用户间互相干扰的程度不同，因此，只有通过有效的用户配对过程，才能使配对用户之间的干扰最小。

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