多入多出(MIMO)技术
多入多出(MIMO)技术
信源 二进制
1
S/P 1
2
1至L L
……
OFDM 调制
信号 映 射（M-
QAM）
1
2 S/P
2
S/P 1至N
1至L L
……
OFDM 调制
……
1
N S/P
2
1至L L
OFDM 调制
图3-39 MIMO+OFDM实现框图
MIMO+OFDM系统，经过在OFDM传播系统中采用天 线阵列来实现空间分集，以提升信号质量，是MIMO与 OFDM相结合而产生旳一种新技术。它采用了时间、频率 结合空间三种分集措施，使无线系统对噪声、干扰、多径 旳容限大大增长。深刻揭示了MIMO+OFDM系统旳技术 原理与理论基础。
阵n表达，其元素是独立旳零均值高斯复数变量，各个接
受天线旳噪声功率均为 2 ；ρ为接地端平均信噪比。此时 ，发射信号是M维统计独立，能量相同，高斯分布旳复向 量。发射功率平均分配到每一种天线上，则容量公式为：
C log2[det(I N（式M 3H-H35H）)]
固定N，令M增大，使得
1 M
HH
MIMO系统在发射端和接受端均采用多种天线和多种 通道，如图3-37所示。
Hale Waihona Puke 发射天线接受天线R1(K) C1(K)
信
SI(K)
空 时
源
编
码
天 线 阵
CM(K) RM(K)
空 时 编 码
信 宿
图3-37 MIMO系统原理
传播信息流S（k）经过空时编码形成M个信息子流
Ci (k),i ，1, 2这,...M, M个子流由M个天线发送出去，经空间信道 后由N个接受天线接受，多天线接受机能够利用先进旳空
mimo(多入多出multiple-input multiple-output)原理
mimo(多入多出multiple-input multiple-output)原理1. 引言1.1 概述在现代通信领域，无线通信技术的快速发展使得越来越多的设备需要同时传输和接收大量数据。
然而，传统的单个天线的通信系统在满足高速、高容量要求上面临着很大的挑战。
为了解决这一问题，研究人员引入了多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO）技术。
MIMO技术是一种利用多天线进行数据传输和接收的技术。
通过同时使用多个发射天线和接收天线，MIMO技术可以显著提高通信系统的性能和容量。
相比于传统单天线系统，采用MIMO技术可以提供更快的数据传输速率、更好的抗干扰能力以及更广范围的覆盖。
1.2 文章结构本文将详细介绍MIMO原理及其应用。
首先，在第2部分中我们将介绍MIMO 的基本概念、系统架构以及常见的MIMO技术应用。
然后，在第3部分我们将探讨MIMO技术所带来的优势以及所面临的挑战。
接下来，在第4部分中我们将重点讨论MIMO在通信领域的广泛应用，包括在无线通信中的应用以及在5G 通信中的应用。
最后，在第5部分我们将对MIMO原理及其应用进行总结，并展望未来发展的方向。
1.3 目的本文旨在系统地介绍MIMO技术的原理、应用和发展趋势，帮助读者深入了解该技术的重要性和潜力。
通过阅读本文，读者将能够全面掌握MIMO技术在通信领域的作用，并且为未来相关研究提供参考和思路。
同时，本文也将引发读者对MIMO技术在不同领域中可能产生的创新和影响的深入思考。
2. MIMO原理2.1 MIMO基本概念MIMO，即多入多出（Multiple-Input Multiple-Output），是一种无线通信技术，在一个通信系统中同时使用多个发射天线和接收天线进行数据传输。
相比于传统的单输入单输出（SISO）系统，MIMO系统能够显著提高频谱效率和系统容量。
在MIMO系统中，每个发射天线和接收天线被视为一个独立的通信信道，并且这些通信信道之间是相互独立的。
如何进行通信技术中的多输入多输出处理
如何进行通信技术中的多输入多输出处理多输入多输出（MIMO）是一种通信技术，可以有效地提高无线通信系统的容量和可靠性。
本文将介绍MIMO的基本原理、优势以及在通信技术中的应用。
MIMO是一种利用多个天线进行数据传输和接收的技术。
与传统的单输入单输出（SIMO）和单输入多输出（SISO）相比，MIMO可以同时利用多个发送和接收天线进行数据传输，从而提高了信号传输速率和系统性能。
MIMO技术的核心原理是利用信号在不同的天线之间通过多路径传播的特点，从而提高信号传输的可靠性和容量。
具体而言，MIMO利用了信号之间的独立性，通过在不同的天线上发送不同的信号，并通过接收端的线性组合来提取出原始信号。
通过这种方式，MIMO可以在相同的频谱和功率条件下实现更高的传输速率和更可靠的通信。
MIMO技术在无线通信中有许多显著的优势。
首先，MIMO可以提高信号传输的可靠性。
由于利用了多个天线进行传输和接收，MIMO可以在存在信号衰落或干扰的环境中提供更好的信号覆盖和通信质量。
其次，MIMO可以提高通信系统的容量。
通过利用多个天线进行并行传输，MIMO可以在不增加带宽或功率的情况下提高系统的数据传输速率，从而增加系统的容量。
此外，MIMO还可以提供空间分集和空间复用的功能，进一步提高系统性能和容量。
MIMO技术在许多通信领域都有广泛的应用。
在无线局域网（WLAN）中，MIMO被广泛应用于IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac等无线标准中，以提供更高的传输速率和更可靠的连接。
在移动通信中，MIMO被应用于4G LTE和5G等移动通信标准中，以提高系统容量和用户体验。
此外，MIMO还被应用于无线传感器网络、雷达和无线电广播等领域，以提高系统性能和覆盖范围。
在实现MIMO技术时，有几个关键的考虑因素。
首先，天线之间的距离和布局将影响系统性能。
通常情况下，天线之间的距离越远，系统的分集和复用性能越好。
其次，天线的数量将影响系统的容量和速率。
多输入多输出的技术
多输入多输出技术学院：工商管理学院专业：市场营销专业姓名：杨洋班级：B1101学号：1013110122内容摘要：MIMO是指多输入多输出(Multiple In Multiple Out)，它是指一台设备用多个天线在同一个频道内同时发送或者接收多个独立的数据流。
通过这种机制，用户可以获得更高的传输速率和更远的传输距离。
MIMO是目前IEEE802.11n标准的核心技术。
除了多天线外，还需要配合专门的软件才能真正实现这个技术的优点。
综合各种必要条件，多天线技术和软件保证了数据可以在更远的距离和更多的干扰中更稳定的发送和接收。
总之一句话，MIMO技术带给您更远的传输距离和更高的传输速率。
在有些情况下，MIMO技术可以在超过300英尺的距离上达到100Mbps的传输速率。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统是一项运用于802.11n的核心技术。
802.11n是IEEE继802.11b\a\g后全新的无线局域网技术，速度可达600Mbps。
同时，专有MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。
该技术最早是由Marconi于1908年提出的，它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。
关键词：发展史技术分类研究状况重大历程技术应用总结发展史：MIMO波束成型技术的缺点乃是在都市的环境中，信号容易朝向建筑物或移动的车辆等目标分散，因而模糊其波束的集中特性（即相长干涉），丧失多数的信号增益及减少干扰的特性。
然而此项缺点却随着空间分集及空间多工的技术在 1990 年代末的发展，而突然转变为优势。
这些方法利用多径（multipath propagation）现象来增加资料吞吐量、传送距离，或减少比特错误率。
mimo技术
其中，Hi为第l径道衰落矩阵。
1.2MIMO系统容量
系统容量定义为在保证误码率任意小的条件下的最大发射速率。假设信道矩阵在发射端未知，在接收端已知。MIMO单径情况下对H矩阵进行奇异值分解（SVD）
H=UDVH ……(1.2.1)
……(2.1.1)
输入的高速信息比特流经串变换为M（发射天线数）个长度相同的并行低速比特流，这些低速比特流分别输入M个编码器。然后，编码比特流经过向量编码器，映射到对应的发射天线。向量编码器的作用是决定比特流与发射天线的对应关系，每一个独立子信息流称为一层。BLAST结构中，各天线发射的信号同时占用整个系统的带宽，且在收发天线位置合适时，每对收发天线对之间的信道特性会产生较大差异，接收时可以提高系统性能。系统所能达到的频带利用率和传输速率是别的无线系统所无法比拟的。
其中，D为N x M非负对角矩阵，U和V分别是N x M的酉矩阵。D的对角元素是矩阵HHH的特征值的非负平方根。把（1.2.1）代入(1.1.1)得：
r=UDVHs+u ……(1.2.2)
引入下列变换：
r’=UHr
在H-BLAST编码结构中，信息序列首先被编码，然后分离为M个子数据流。每路子流分别经调制、交织，最后分配到一根发送天线上。其编码结构图（2.2.1）如下：
mimo技术有什么用_mino技术原理解析
mimo技术有什么用_mino技术原理解析所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是MulTIple Input MulTIple Output（多入多出）的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。
然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。
为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。
由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。
所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求，而采用MIMO 的技术，推出高传输率的无线网络产品。
mimo技术的作用无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。
每份信号都是一个空间流。
使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。
MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。
MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。
提高信道的容量MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用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。
提高信道的可靠性利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。
多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码。
多入多出(MIMO)系统的空时处理技术及调制方式
多入多出(MIMO)系统的空时处理技术及调制方式一.介绍随着实时多媒体通信、高速INTERNET接入等数据业务的发展，提高通信系统的速率和频带利用率已成为急待解决的问题。
在无线通信系统中，提高频带利用率的方法主要有智能天线技术、MIMO技术、多载波调制及自适应编码调制技术等。
其中，MIMO技术由于能有效利用多径衰落，巨大地提高系统容量和频带利用率而成为目前国内外通信研究的热点。
MIMO系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统。
MIMO系统的系统框图如图1所示。
图1 无线MIMO系统的框图从图1可以看出，比特流在经过编码、调制和空时处理（波束成行或空时编码）后，映射成不同的信息符号，从多个天线同时发射出去；在接收端用多个天线接收，并进行相应的解调、解码及空时处理。
1995年，Emre Telatar提出了加性高斯白噪声信道下，单用户MIMO 系统的系统容量[1]。
这篇文章的公式及仿真结果表明，在信道间衰落相互独立的条件下，多天线系统所能获得的系统容量大大超过单天线系统。
1996年，Foschini指出MIMO系统能通过空间复用提高系统容量，并给出了不同天线个数时的系统容量[2]。
在[3]中，Foschini 提出一种分层空时处理方案（BLAST），这种方案在发射、接收天线个数相等的情况下，在接收端采用干扰抑制的方法逐个提取接受信号，从而去除了不同空间信号间的干扰，使系统容量随着天线个数的增加而线形增加。
Winters在[4]中给出了瑞利衰落信道下采用天线分集时无线通信系统的容量，并讨论了在接收端进行线性或非线性接收对系统容量的影响。
这几篇文章有力地证明了MIMO系统对于提高系统容量的巨大潜力，从而奠定了MIMO系统发展的基础。
近年来，人们已从各个角度对MIMO系统进行了大量的研究。
例如，在各种信道状态下MIMO系统的容量问题[5]-[9]，包括相关信道、频率选择性衰落信道、瑞利衰落信道等；MIMO系统的均衡问题[10]-[12]；MIMO系统中的空时处理技术[13]-[16]；MIMO系统的调制技术等[17]-[19]。
MIMO技术
MIMO：新一代移动通信核心技术多输入多输出（MIMO）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务质量（误比特率或数据速率）。
MIMO技术对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。
目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。
随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。
本文重点介绍MIMO 技术的五大研究热点。
MIMO信道的建模和仿真为了更好地利用MIMO技术，必须深入研究MIMO信道特性，尤其是空间特性。
与传统信道不同的是，MIMO信道大多数情况下都具有一定的空间相关性，而不是相互独立的。
在2001年11月的3GPP 会议中，朗讯、诺基亚、西门子和爱立信公司联合提出了标准化MIMO信道的建议。
3GPP和3GPP2推荐的链路级MIMO信道的建模方法有两个：基于相关（Corrlration－Based）的方法和基于子径（EAGC －A14H）的方法。
尽管3GPP和3GPP2对链路级的信道参数进行了定义，但是对于如何实现并没有达成共识。
研究信道的相关性对系统容量的影响成为MIMO技术的研究方向之一。
另外，目前对MIMO系统的研究都是假定在理想信道条件下进行的，而实际上在接收端无线传播环境中是不可能知道信道冲激响应的，因此要进行信道估计。
由于在MIMO系统中进行信道估计时，天线之间存在着干扰，因此，研究在天线之间存在干扰时的信道估计方法也是目前研究的热点。
MIMO系统的天线选择技术因为多天线需要多射频RF电路，而RF又非常昂贵，因此，寻找具有MIMO天线优点且低价格、低复杂度的最优天线子集选择技术极具吸引力。
多天线选择发送接收系统就是利用一定的准则从M根发送天线中选择MS根天线用于发送信号，同样在接收端从N根接收天线中选择NS根用于接收信号，这样就构成了选择的MS×NS的MIMO系统。
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MIMO系统在发射端和接收端均采用多个天线和多个 通道，如图3-37所示。
发射天线
R1(K) C1(K)
接收天线
信
SI(K)
源
空 时 编 码
CM(K)
天 线 阵
RM(K)
空 时 编 码
信 宿
图3-37
MIMO系统原理
传输信息流S（k）经过空时编码形成M个信息子流 ，这M个子流由M个天线发送出去，经空间 信道后由N个接收天线接收，多天线接收机能够利用先进 的空时编码处理技术分开并解码这些数据子流，从而实现 最佳处理。MIMO是在收发两端使用多个天线，每个收发天 线之间对应一个MIMO子信道，在收发天线之间形成 信道矩阵H，在某一时刻t，信道矩阵如（式3-34）所示。
3.9.2 MIMO技术的应用方案
前面分析指出MIMO技术优势明显，但对频率选择性衰 落无能为力，而OFDM技术却有很强的抗频率选择性衰落的 能力。因此将两种技术有效整合，便成为最佳的实用方案 ，如图3-38所示。图中，数据进行两次串并转换。首先将 数据分成N个并行数据流，将这N个数据流中的第n（n [1 ，N]）个数据流进行第二次串并转换成 L个并行数据流， 分别对应L个子载波，接着对这L个并行数据流进行IFFT变 换，再将信号从频域转换到时域，然后从第 n（n [1， N]）个天线上发送出去。这样共有NL个M-QAM（正交振幅 调制）符号被发送。整个MIMO系统假定具有N个发送天线 ，M个接收天线。在接收端第m（m [1，M]）个天线接收
（式3-34） 其中H的元素是任意一对收发天线之间的增益。
M个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一个频 带，因而并未增加带宽。若各发射天线间的通道响应独立 ，则MIMO系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行 的信道独立传输信息，必然可以提高数据传输速率。对于 信道矩阵参数确定的MIMO信道，假定发射端总的发射功率 为P，与发送天线的数量M无关；接收端的噪声用 矩阵 n表示，其元素是独立的零均值高斯复数变量，各个接收 天线的噪声功率均为 ；ρ为接地端平均信噪比。此时 ，发射信号是M维统计独立，能量相同，高斯分布的复向 量。发射功率平均分配到每一个天线上，则容量公式为： （式3-35）
到的第l（l [1，L]）个子载波的接收信号为： （l=1，….，L） （式3-37） 其中 是第l个子载波频率上的从第n个发送天线到第m 个接收天线之间的信道矩阵，并且假定该信道矩阵在接收端 是已知的， 是第l个子载波频率上的从第n个发送天线发送 的符号， 是第l个子载波频率上的从第m个接收天线接收到 的高斯白噪声。这样在接收端接收到的第l个子载波频率上 的N个符号可以通过V-BLAST算法进行解译码，重复进行L 次 以后，NL个M-QAM符号就可以被恢复出来。
1 1
S/P
1至L
2
……
OFDM 调制
L
1
2
信源 二进制 信号 映 射（MQAM） S/P 1至N
S/P 1至L
2
……
OFDM 调制
L
图3-39 MIMO+OFDM实现框图
……
1 N S/P 1至L 2 OFDM 调制
L
MIMO+OFDM系统，通过在OFDM传输系统中采用天线阵列 来实现空间分集，以提高信号质量，是MIMO与OFDM相结合 而产生的一种新技术。它采用了时间、频率结合空间三种 分集方法，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增 加。深刻揭示了MIMO+OFDM系统的技术原理与理论基础。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在实际的通信环境中，信号往往是通过周围物体的多 次反射和散射才到达接收天线的，这被称为径，信号的多 径传送会产生多径干扰，从而引起信号的衰落，因而一直 被认为是不利信号准确传输的有害因素。克服的方法是采 用分集的方法——它含有“分散”和“集合”二重含义， 一方面它将载有相同信息的几路信号通过相对独立的途径 （利用多发射天线）分散传输，另一方面设法将分散传输 到接收点的几路信号最有效地收集起来（利用多接收天 线），因为安排恰当的多副天线提供的多个空间信道，不 会全部同时受到衰落，因此有降低信号电平的衰落幅度的 作用，具有优化接收的含义。
固定N，令M增大，使得 量的近似表达式：
，这时可以获得到容 （式3-36）
det代表行列式， 代表M维单位矩阵， 表示的共扼转 置。 从上式可以看出，此时的信道容量随着天线数的增加而 线性增大。即可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量， 在不增加带宽和天线发射功率的情况下，频谱利用率可以成 倍地提高，充分展现了MIMO技术的巨大优越性。
3.9.1 MIMO技术原理
MIMO技术的实质是为系统提供了空间复用增益和空间 分集增益。 信号在传送中遇到物体发生反射和散射，产生多条路 径，MIMO技术将这些路径变为传送信息子流的“虚拟信道 ”。在接收端可用单一天线，也可用多个天线进行接收， 当然每个接收天线接收到的是所有发送信号与干扰信号的 叠加，MIMO的空时解码系统利用数学算法拆开和恢复纠缠 在一起的传输信号并将它们正确地识别出来。
3.9 多入多出 (MIMO)技术
学习目标
掌握多输入多输出系统（MIMO）的基本原理 掌握多输入多输出系统（MIMO）的核心技术与应用方案
3.9 多入多出 (MIMO)技术
3.9.1 MIMO技术原理 3.9.2 MIMO技术的应用方案
MIMO（Multiple Input-Multiple output）即多入 多出技术，是无线通信领域智能天线技术的重大突破，它 扩展了一维智能天线技术，具有极高的频谱利用率，能在 不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量，且信道可 靠性大为增强，是新一代无线通信系统（即所谓的Beyond 3G/4G）采用的核心技术之一。目前，世界各国学者都在 对MIMO的理论、性能、算法和实现等各方面进行着广泛的 研究，MIMO技术已成为通信技术发展中最为炙手可热的课 题。 MIMO是指信号系统发射端和接收端，分别使用了多 个发射天线和接收天线，因而该技术被称为多发送天线和 多接收天线（简称多入多出）技术，它可看着是分集技术 的一种衍生。