MIMO天线
WiFi天线分集和MIMO的区别比较
WiFi天线分集和MIMO的区别比较文/张利兵802.11a/b/g设备经常会见到配备有多个天线，这种天线形式就是天线分集(Antenna Diversity)，而802.11n设备的MIMO系统也是多个天线，两种技术之间有何区别呢？1. 天线分集系统天线分集系统中，实际上只有一个收发器，而多个天线都连接着这个收发装置。
当接收器处于激活状态时，它必须选择一路天线作为输入，而这路天线所接收的信号被输入到接收电路系统。
不管设备安装了多少天线，只有一路天线可以连接至接收电路系统。
许多802.11a/b/g设备都部署了分集天线，且每个射频卡都设计了两个天线，当某个信号被接收时，天线分集系统将其中的一路天线所接收的信号输入至电路系统，一般来讲，分集系统将会选择信号强的一路。
图1 天线接收分集示例信号发送时，分集天线也是从多个天线中选择一个天线用于发送使用的，即分集天线系统中发送也只有一路是激活的。
许多802.11a/b/g设备都使用"主"天线概念表征发送天线，而未发送天线为"辅"天线。
有些设备采用了稍微复杂精细的算法来选择和决定主辅天线，即当从其它802.11设备接收到一个帧时，AP会记忆接收该帧使用的天线，然后在未来与对端进行通信发送数据时，同样调用该天线用于发送。
图2 天线发送分集示例天线分集的最明显特征是只有一路发送器，而它能够选择最"优"的天线。
分集天线具有重要的应用价值，尤其当多径干扰影响发送时，他可以很精确地将信号分离出间距，使其中一路成为有效的"热点"，而另一路则被打入"冷宫"。
一般而言，这个"间距"也就半个波长，在2.4G Hz频谱上，波长也就几个厘米。
由于收发器经常在天线间切换，很多时候，天线分集也被称为"切换分集"。
2. 802.11n的MIMO系统MIMO系统中，每一路天线都是独立驱动的天线。
移动通信系统概述—大规模MIMO天线技术
• 5G的关键技术——大规模MIMO天线技术 ➢ 大规模MIMO天线的优点
（2） 提升能量效率。大规模天线阵列的使用，提高了阵列増益，无论是 上行发送还是下行发送都可以使用较小的发射功率达到较好的通信 质量，从而使得系统能量效率提升几个数量级。
（3）简化上层用户调度。随机矩阵理论表明，随着基站天线数目的急剧 增加，原来一些随机的信道特性开始变确定了，比如信道矩阵的奇 异值分布趋于确定，信道矩阵趋于良性矩阵，该现象称为大规模Ｍ ＩＭＯ的信道硬化效应。
• 5G的关键技术——大规模MIMO天线技术 ➢ 什么是大规模MIMO天线技术
传统天线和大规模MIMO覆盖对比
• 5G的关键技术——大规模MIMO天线技术 ➢ 大规模MIMO天线的优点
（1） 提升频谱效率。根据大数定律，当基站天线数目持续增加到无穷大 时，不同用户的信道呈现渐近正交性，该特性称为有利信道条件。 理论上，用户间干扰可以完全被消除，噪声也随天线增加到无穷而 趋于消失。同时，大规模MIMO的空间分辨率显著提高，极高的空 间自由度可以满足多个用户在同一时频资源上同时通信。以上因素 都能大幅度提高系统频谱效率；
• 5G的关键技术——大规模MIMO天线技术 ➢ 什么是大规模MIMO天线技术
• 从基站方面看，这种利用数字信号处理产生的叠加效果就如同完成பைடு நூலகம் 基站端虚拟天线方向图的构造，因此称为“波束成形” (Beamforming)。
• 通过这一技术，发射能量可以汇集到用户所在位置，而不向其他方向 扩散，并且基站可以通过监测用户的信号，对其进行实时跟踪，使最 佳发射方向跟随用户的移动，保证在任何时候手机接收点的电磁波信 号都处于叠加状态。
5G移动终端MIMO天线的设计
5G移动终端MIMO天线的设计随着5G技术的快速发展和广泛应用，对于5G移动终端天线的设计也提出了新的要求。
MIMO（Multiple Input Multiple Output）天线技术作为一种关键技术，能够提高终端的无线通信性能和系统容量。
本文将从天线系统的基本概念、MIMO天线设计的原理和关键技术等方面进行综述。
1.MIMO天线系统的基本概念MIMO天线系统是指在发射端和接收端都采用多个天线的系统。
利用多个天线可以实现多个独立的传输通道，从而提高系统的数据吞吐量和可靠性。
MIMO技术通过合理设计天线系统，可以充分利用多路径传播的特点，减小传输链路的干扰，提高系统的信号覆盖范围和抗干扰能力。
2.MIMO天线设计的原理MIMO天线设计主要涉及到以下几个方面的问题：天线阵列的布局、天线元件的选择、天线分集和天线的匹配等。
2.1天线阵列的布局天线阵列的布局是MIMO天线设计的关键环节。
在多输入天线设计中，一般采用均匀线阵或均匀面阵的布局方式。
在MIMO系统中，天线的间距需要满足一定的条件，才能使各个天线之间的信号独立传输，从而实现多个独立的传输通道。
2.2天线元件的选择MIMO天线设计中，天线元件的选择对系统的性能有很大的影响。
天线元件一般分为全向天线和定向天线两类。
在MIMO系统中，需要选择能够提供良好辐射特性和稳定性能的天线元件，以满足系统的要求。
2.3天线分集MIMO天线系统在设计中还需要考虑天线的分集性能。
在MIMO系统中，天线的分集可以大大提高系统的抗干扰能力和运行稳定性。
通过合理设计天线的分集方式，可以降低系统的误码率，提高系统的性能。
2.4天线的匹配天线的匹配是MIMO天线设计中另一个重要的问题。
天线的匹配程度直接影响系统的发射功率和接收信号质量。
通过合理调整天线的参数和网络参数，可以实现天线的低VSWR（电压驻波比）和较好的匹配性能，从而提高系统的传输效能。
3.MIMO天线设计的关键技术在5G移动终端MIMO天线设计中，有几个关键技术需要重点研究和应用。
mimo的七种模式及应用场景
mimo的七种模式及应用场景
Mimo有七种模式及其应用场景：
1. 单输入单输出（SIMO）：一个发射天线和一个接收天线。
应用场景包括蜂窝网络中的多用户接入。
2. 单输入多输出（SISO）：一个发射天线和多个接收天线。
应用场景包括无线局域网中的多用户接入以及车联网。
3. 多输入单输出（MISO）：多个发射天线和一个接收天线。
应用场景包括多天线路由器中的网络扩展以及室内覆盖。
4. 多输入多输出（MIMO）：多个发射天线和多个接收天线。
应用场景包括蜂窝网络中的高速数据传输以及无线通信系统中的干扰消除。
5. 空时分组复用（STBC）：在多输入多输出系统中，将数据分组后通过多个天线同时发送，以提高信道容量和可靠性。
应用场景包括无线局域网中的视频传输以及移动通信系统中的高速数据传输。
6. 空时分集（STC）：在多输入多输出系统中，通过发送多个相同的数据流来增强信号的可靠性。
应用场景包括无线通信系统中的抗干扰和提高覆盖范围。
7. 多用户混合码（MU-MIMO）：在多输入多输出系统中，同
时为多个用户提供服务，提高系统容量和效率。
应用场景包括蜂窝网络中的多用户接入以及无线局域网中的多用户传输。
移动通信的MIMO天线技术
移动通信的MIMO天线技术移动通信行业一直在不断发展，为了满足用户对更快速、更稳定的数据传输需求，MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）天线技术应运而生。
MIMO天线技术通过同时使用多个发射和接收天线，有效地提高了通信系统的信号质量和系统容量，为用户提供更好的通信体验。
一、MIMO天线技术的原理和优势MIMO天线技术利用了空间上的多样性，通过在发射端和接收端增加多个天线，并采用信号处理算法将这些天线之间的信号分离和组合。
这种技术不仅能够显著提高无线传输的数据速率，还能够降低功耗和提升系统的覆盖范围。
MIMO天线技术具有以下几个优势：1. 增加数据传输速率：MIMO技术利用多个天线同时传输不同的数据流，使得传输速率大幅提升。
通过合理设计天线分布和信号处理算法，可以实现多天线之间的信号独立传输，提高频谱效率。
2. 提高传输可靠性：MIMO技术通过在空间上部署多个天线，可以减少信号的衰落和多径效应对传输质量的影响。
即使在信号受阻挡或干扰的情况下，MIMO技术仍能保持较高的传输可靠性。
3. 增强系统容量：MIMO技术在不增加频带宽度的情况下，通过增加天线的数量和信号处理算法，可以有效提高系统的容量，满足用户对于大规模数据传输的需求。
4. 减少功耗和干扰：MIMO技术在提升传输速率的同时，通过优化天线的功率分配和信号处理算法，可以降低功耗和减少对其他系统的干扰，提高整个系统的性能。
二、MIMO天线技术在移动通信领域的应用MIMO天线技术在移动通信领域的应用非常广泛，例如4G和5G 无线网络、Wi-Fi网络等都采用了MIMO技术。
以下是MIMO天线技术在几个典型应用场景中的具体应用：1. 无线网络：MIMO技术在4G和5G移动通信网络中得到了广泛应用。
通过在基站和终端设备中增加多个天线，可以实现多个用户之间的并行数据传输，提高网络容量和覆盖范围。
同时，MIMO技术还可以降低信号的干扰，提高网络的可靠性和稳定性。
MIMO天线3种技术及应用场景分析
MIMO天线3种技术及应用场景分析0 前言多入多出（MIMO）系统指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统。
研究证明，MIMO 技术非常适用于城市内复杂无线信号传播环境下的无线宽带宽带通信系统，在室内传播环境下的频谱效率可以达到20～40 bit/s/Hz；而使用传统无线通信无线通信技术在移动蜂窝中的频谱效率仅为1～5 bit/s/Hz，在点到点的固定微波系统中也只有10～12 bit/s/Hz。
通常，射频信号多径会引起衰落，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技术作为提高数据传输速率的重要手段得到人们越来越多的关注，被认为是新一代无线通信技术的革命。
1 MIMO系统的3种主要技术当前，MIMO技术主要利用发射分集的空时编码、空间复用和波束成型等3种多天线技术来提升无线传输速率及品质。
1.1 发射分集的空时编码基于发射分集技术的空时编码主要有2种，即空时分组码（STBC）和空时格码（STTC）。
虽然空时编码方案不能直接提高数据率，但是通过这些并行空间信道独立、不相关地传输信息，从而使信号在接收端获得分集增益，为数据实现高阶调制创造条件。
1.1.1 空时分组码（STBC）STBC在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率，它通过在发射端增加信号的冗余度，使信号在接收端获得分集增益，空时分组码是将同一信息经过正交编码后从多根天线发射出去。
MIMO系统的原理，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个信息子流由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个子流同时发射信号，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不相关，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。
mimo 不同天线 工作频段
mimo 不同天线工作频段一、MIMO系统概述MIMO系统是一种多天线技术，利用多个发射和接收天线来提高系统容量和可靠性。
在传统的单天线系统中，信号传输受到多径衰落和干扰的影响，导致信号质量下降。
而MIMO系统通过利用多个天线之间的信号传播差异，可以在同一时间和频率上传输多个数据流，从而提高系统吞吐量和抗干扰能力。
二、MIMO系统中的不同天线工作频段在MIMO系统中，天线的工作频段对系统性能有着重要的影响。
不同天线工作频段可以分为以下几种情况：1. 同频点多天线同频点多天线是指所有天线在相同的频段上工作。
这种情况下，所有天线接收到的信号具有相同的频率特性，可以通过信号处理算法来提取出不同的数据流。
同频点多天线可以提高系统容量和抗干扰能力，但需要进行复杂的信号处理算法。
2. 不同频点多天线不同频点多天线是指各个天线在不同的频段上工作。
这种情况下，每个天线接收到的信号具有不同的频率特性，需要进行频率对齐和信号重构等处理。
不同频点多天线可以提高系统的频谱效率，但需要更为复杂的信号处理和调度算法。
3. 宽带多天线宽带多天线是指天线在整个频段上都能工作。
宽带多天线可以同时传输多个数据流，并且可以适应不同频段的信道特性。
宽带多天线可以提高系统的频谱效率和抗干扰能力，但需要更高的天线设计和信号处理算法。
三、MIMO系统的应用MIMO系统已经广泛应用于各种无线通信系统中，如4G LTE、5G和Wi-Fi等。
以下是MIMO系统在不同应用场景中的具体应用：1. 4G LTE系统中，MIMO技术被应用于下行链路，即基站到用户设备的通信。
通过利用多个发射天线和接收天线，可以提高系统容量和覆盖范围，提供更高的数据传输速率和更好的用户体验。
2. 5G系统中，MIMO技术将得到进一步的发展和应用。
5G系统中将采用更多的天线和更高的阶数，以进一步提高系统容量和频谱效率。
同时，5G系统还将引入更多的天线分集和波束赋形技术，以提高系统覆盖范围和抗干扰能力。
《面向5G移动终端的MIMO天线设计与研究》范文
《面向5G移动终端的MIMO天线设计与研究》篇一一、引言随着移动互联网技术的迅猛发展，5G时代已来临，对移动通信设备的性能提出了更高的要求。
多输入多输出（MIMO）技术作为5G网络的关键技术之一，其天线设计的重要性不言而喻。
本文将针对面向5G移动终端的MIMO天线设计与研究进行深入探讨，旨在提高5G移动终端的通信性能和系统容量。
二、MIMO天线技术概述MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是一种在无线通信系统中广泛应用的信号处理技术。
通过在发射端和接收端分别设置多个天线，MIMO技术能够有效地提高系统的信道容量和传输速率，同时降低信号的干扰和衰落。
在5G时代，MIMO天线技术更是成为了提高频谱效率和提升通信质量的关键手段。
三、5G移动终端MIMO天线设计1. 设计要求针对5G移动终端的MIMO天线设计，需要满足以下要求：首先，要保证天线在多个频段上的良好性能；其次，要降低天线间的相互干扰，提高系统的隔离度；此外，还需考虑天线的尺寸、重量以及制造成本等因素。
2. 设计方案（1）天线结构优化：采用紧凑型结构设计，减小天线的尺寸和重量，同时保证其在多个频段上的性能。
（2）多频段覆盖：设计具有多频段覆盖能力的MIMO天线，以满足5G网络的不同频段需求。
（3）隔离度提升：通过采用特殊的天线布局和电路设计，降低天线间的相互干扰，提高系统的隔离度。
（4）仿真与优化：利用电磁仿真软件对设计方案进行仿真验证，根据仿真结果进行优化设计。
四、MIMO天线性能研究1. 仿真与测试通过电磁仿真软件对设计的MIMO天线进行仿真验证，包括天线的辐射特性、阻抗特性以及信号传输特性等。
然后在实际环境中对天线进行测试，评估其性能表现。
2. 性能分析（1）频谱效率：通过对比实验数据和仿真结果，分析MIMO天线的频谱效率，评估其在提高系统容量的作用。
（2）抗干扰能力：分析MIMO天线在复杂电磁环境下的抗干扰能力，评估其在实际应用中的性能表现。
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MIMO技术原理、概念、现状简介
多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。
该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采
用的关键技术。
那么MIMO技术究竟是怎样的？
实际上多进多出(MIMO)技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。
在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。
1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。
这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究
工作得到了迅速发展。
一句话，MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。
根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括
SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。
MIMO的概念
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。
图1所示为MIMO系统的原理图。
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。
图1 多入多出系统原理
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=[min(M,N)]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。
可以看出，此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。
也就是说可以利用MIMO信道成
倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。
利用MIMO技术可以提高信道的容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。
目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码。
常见的空时码有空时块码、空时格码。
空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。
MIMO研究状况
目前，各国学者对于MIMO的理论、性能、算法和实现的各方面正广泛进行研究。
在MIMO系
统理论及性能研究方面已有一批文献，这些文献涉及相当广泛的内容。
但是由于无线移动通信MIMO 信道是一个时变、非平稳多入多出系统，尚有大量问题需要研究。
比如说，各文献大多假定信道为分段-恒定衰落信道。
这对于宽带信号的4G系统及室外快速移动系统来说是不够的，因此必须采用复杂的模型进行研究。
已有不少文献在进行这方面的工作，即对信道为频率选择性衰落和移动台快速移动情况进行研究。
再有，在基本文献中，均假定接收机精确已知多径信道参数，为此，必须发送训练序列对接收机进行训练。
但是若移动台移动速度过快，就使得训练时间太短，这样快速信道估计或盲处
理就成为重要的研究内容。
另外实验系统是MIMO技术研究的重要一步。
实际系统研究的一个重要问题是在移动终端实现
多天线和多路接收，学者们正大力进行这方面的研究。
由于移动终端设备要求体积小、重量轻、耗电小，因而还有大量工作要做。
目前各大公司均在研制实验系统。
Bell实验室的BLAST系统[4]是最早研制的MIMO实验系统。
该系统工作频率为1.9 GHz，发射
8天线，接收12天线，采用D-BLAST算法。
频谱利用率达到了25.9 bits/(Hz·s)。
但该系统仅对窄带信号和室内环境进行了研究，对于在3G、4G应用尚有相当大距离。
在发送端和接收端各设置多重天线，可以提供空间分集效应，克服电波衰落的不良影响。
这是因为安排恰当的多副天线提供多个空间
信道，不会全部同时受到衰落。
在上述具体实验系统中，每一基台各设置2副发送天线和3副接收天线，而每一用户终端各设置1副发送天线和3副接收天线，即下行通路设置2×3天线、上行通路设置1×3天线。
这样与“单输入/单输出天线”SISO相比，传输上取得了10～20dB的好处，相应地加大了系统容量。
而且，基台的两副发送天线于必要时可以用来传输不同的数据信号，用户传送的数据速
率可以加倍。
朗讯科技的贝尔实验室分层的空时(BLAST)技术是移动通信方面领先的MIMO应用技术，是其智能天线的进一步发展。
BLAST技术就其原理而言，是利用每对发送和接收天线上信号特有的“空间标识”，在接收端对其进行“恢复”。
利用BLAST技术，如同在原有频段上建立了多个互不干扰、并行的子信道，并利用先进的多用户检测技术，同时准确高效地传送用户数据，其结果是极大提高前向和反向链路容量。
BLAST技术证明，在天线发送和接收端同时采用多天线阵，更能够充分利用多径传播，达到“变废为宝”的效果，提高系统容量。
理论研究业已证明，采用BLAST技术，系统频谱效率可以随天线个数成线性增长，也就是说，只要允许增加天线个数，系统容量就能够得到不断提升。
这也充分证明BLAST技术有着非常大的潜力。
鉴于对于无线通信理论的突出贡献，BLAST技术获得了2002年度美国Thomas Edison(爱迪生)发明奖。
2002年10月，世界上第一颗BLAST芯片在朗讯公司贝尔实验室问世，贝尔实验室研究小组设计小组宣布推出了业内第一款结合了贝尔实验室Layered Space Time (BLAST) MIMO技术的芯片，这一芯片支持最高4×4的天线布局，可处理的最高数据速率达到19.2Mbps。
该技术用于移动通信，BLAST芯片使终端能够在3G移动网络中接收每秒19.2兆比特的数据，现在，朗讯科技已经开始将此BLAST芯片应用到其Flexent OneBTS家族的系列基站中，同时还计划授权终端制造商使用该BLAST芯片，以提高无线3G数据终端支持高速数据接入
的能力。
2003年8月，Airgo Networks推出了AGN100 Wi-Fi芯片组，并称其是世界上第一款集成了多入多出(MIMO)技术的批量上市产品。
AGN100使用该公司的多天线传输和接收技术，将现在Wi-Fi 速率提高到每信道108Mbps，同时保持与所有常用Wi-Fi标准的兼容性。
该产品集成两片芯片，包括一片Baseband/MAC芯片(AGN100BB)和一片RF芯片(AGN100RF)，采用一种可伸缩结构，使制造商可以只使用一片RF芯片实现单天线系统，或增加其他RF芯片提升性能。
该芯片支持所有的802.11 a、b和g模式，包含IEEE 802.11工作组推出最新标准(包括TGi安全和TGe质量的服务功能)。
Airgo的芯片组和目前的Wi-Fi标准兼容，支持802.11a, "b,"和"g"模式，使用三个5-GHz和三个2.4-GHz天线，使用Airgo芯片组的无线设备可以和以前的802.11设备通讯，甚至可以在以54Mbps 的速度和802.11a设备通讯的同时还可以以108Mbps的速度和Airgo的设备通讯。
凭借在提高系统频谱利用率方面卓越的性能表现，多输入多输出(MIMO)技术已经成为移动通信
技术发展进程中炙手可热的课题。