ｍｉｍｏ

目錄
·概述
·優(yōu)點(diǎn)
·潛力
·MIMO發(fā)展歷史
·MIMO-OFDM復(fù)合技術(shù)
·MIMO技術(shù)
·D-BLAST
·V-BLAST
·MIMO技術(shù)分類
·空間分集
·波束成型
·預(yù)編碼
·MIMO 的研究狀況
·編輯本段MIMO研究重大歷程
·2002年10月
·2003年8月
·MIMO的應(yīng)用
·無線寬帶移動(dòng)通信
·和傳統(tǒng)的分布式天線系統(tǒng)相結(jié)合
·無線通信領(lǐng)域





概述
MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系統(tǒng)是一項(xiàng)運(yùn)用于802.11n的核心技術(shù)。802.11n是IEEE繼802.11bag后全新的無線局域網(wǎng)技術(shù)，速度可達(dá)600Mbps。同時(shí)，專有MIMO技術(shù)可改進(jìn)已有802.11a/b/g網(wǎng)絡(luò)的性能。該技術(shù)最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天線來抑制信道衰落。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系統(tǒng)，MIMO還可以包括SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系統(tǒng)和MISO(Multiple-Input Single-Output)系統(tǒng)。

　　MIMO 表示多輸入多輸出。讀/maimo/或/mimo/，通常美國(guó)人前者，英國(guó)人讀后者，國(guó)際上研究這一領(lǐng)域的專家較多的都讀讀/maimo/。通常用于 IEEE 802.11n，但也可以用于其他 802.11 技術(shù)。MIMO 有時(shí)被稱作空間多樣，因?yàn)樗�使用多空間通道傳送和接收數(shù)據(jù)。只有站點(diǎn)（移動(dòng)設(shè)備）或接入點(diǎn)（AP）支持 MIMO 時(shí)才能部署 MIMO。


優(yōu)點(diǎn)
　　MIMO 的優(yōu)點(diǎn)是能夠增加無線范圍并提高性能。連接到老的 802.11g 接入點(diǎn)的 802.11n 站點(diǎn)能夠以更高的速度連接到更遠(yuǎn)的距離。例如，如果使用老站點(diǎn)，從 25 英尺的距離連接到接入點(diǎn)的速度是 1Mbps；而使用 802.11n MIMO 時(shí)站點(diǎn)的速度為 2Mbps。增加到 2Mbps 的范圍，允許用戶在更遠(yuǎn)的距離保持連接。 　　無線電發(fā)送的信號(hào)被反射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多份信號(hào)。每份信號(hào)都是一個(gè)空間流。使用單輸入單輸出（SISO）的當(dāng)前或老系統(tǒng)一次只能發(fā)送或接收一個(gè)空間流。MIMO 允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流。它允許天線同時(shí)傳送和接收。 　　老接入點(diǎn)到老客戶端 - 只發(fā)送和接收一個(gè)空間流 　　 MIMO
[i]圖1
MIMO 接入點(diǎn)到 MIMO 客戶端 - 同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流
[i]圖2
可以看出，此時(shí)的信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說可以利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高。 　　利用MIMO技術(shù)可以提高信道的容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。前者是利用MIMO信道提供的空間復(fù)用增益，后者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用增益的算法主要有貝爾實(shí)驗(yàn)室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法。ML算法具有很好的譯碼性能，但是復(fù)雜度比較大，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的無線通信不能滿足要求。ZF算法簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)信道的信噪比要求較高。性能和復(fù)雜度最優(yōu)的就是BLAST算法。該算法實(shí)際上是使用ZF算法加上干擾刪除技術(shù)得出的。目前MIMO技術(shù)領(lǐng)域另一個(gè)研究熱點(diǎn)就是空時(shí)編碼。常見的空時(shí)碼有空時(shí)塊碼、空時(shí)格碼�？諘r(shí)碼的主要思想是利用空間和時(shí)間上的編碼實(shí)現(xiàn)一定的空間分集和時(shí)間分集，從而降低信道誤碼率。


潛力
　　通常，多徑要引起衰落，因而被視為有害因素。然而研究結(jié)果表明，對(duì)于MIMO系統(tǒng)來說，多徑可以作為一個(gè)有利因素加以利用。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多天線(或陣列天線)和多通道，MIMO的多入多出是針對(duì)多徑無線信道來說的。傳輸信息流s(k)經(jīng)過空時(shí)編碼形成N個(gè)信息子流ci(k)，I=1，……，N。這N個(gè)子流由N個(gè)天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由M個(gè)接收天線接收。多天線接收機(jī)利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理能夠分開并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實(shí)現(xiàn)最佳的處理。 　　特別是，這N個(gè)子流同時(shí)發(fā)送到信道，各發(fā)射信號(hào)占用同一頻帶，因而并未增加帶寬。若各發(fā)射接收天線間的通道響應(yīng)獨(dú)立，則多入多出系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道。通過這些并行空間信道獨(dú)立地傳輸信息，數(shù)據(jù)率必然可以提高。 　　MIMO將多徑無線信道與發(fā)射、接收視為一個(gè)整體進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高的通信容量和頻譜利用率。這是一種近于最優(yōu)的空域時(shí)域聯(lián)合的分集和干擾對(duì)消處理。 　　系統(tǒng)容量是表征通信系統(tǒng)的最重要標(biāo)志之一，表示了通信系統(tǒng)最大傳輸率。對(duì)于發(fā)射天線數(shù)為N，接收天線數(shù)為M的多入多出（MIMO）系統(tǒng)，假定信道為獨(dú)立的瑞利衰落信道，并設(shè)N、M很大，則信道容量C近似為：C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2) 　　其中B為信號(hào)帶寬，ρ為接收端平均信噪比，min(M,N)為M，N的較小者。上式表明，功率和帶寬固定時(shí)，多入多出系統(tǒng)的最大容量或容量上限隨最小天線數(shù)的增加而線性增加。而在同樣條件下，在接收端或發(fā)射端采用多天線或天線陣列的普通智能天線系統(tǒng)，其容量?jī)H隨天線數(shù)的對(duì)數(shù)增加而增加。相對(duì)而言，多入多出對(duì)于提高無線通信系統(tǒng)的容量具有極大的潛力。 　
　 [i]圖3
　理論容量與天線數(shù)關(guān)系： 　
（1）圖3所示的四條信道容量曲線的發(fā)射天線數(shù)量 都為4，以接收天線數(shù)量 為橫軸，信噪比依次為0dB、5dB、10dB、15dB。從這四條不同的曲線我們可以得出結(jié)論： 　
　1．發(fā)射天線數(shù)量一定，信噪比不變時(shí)信道容量隨著接收天線數(shù)的增多而增大，且增大的幅度越來越小。 　
　2．發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量均相同，信道容量隨信噪比的增大而增大。 　　
（2）圖3所示的四條信道容量曲線的接收天線數(shù)量 都為4，以發(fā)射天線數(shù)量 為橫軸，信噪比分別為0dB、5dB、10dB、15dB。從這四條不同的曲線我們可以得出結(jié)論： 　　
1．接收天線數(shù)量一定，信噪比不變時(shí)信道容量隨著發(fā)射天線數(shù)的增多大，增大的幅度會(huì)越來越小。 　
　2．當(dāng)發(fā)射天線數(shù)大于接收天線數(shù)時(shí)，信道容量增大的幅度會(huì)大幅度減緩，當(dāng) >10以后，信道容量基本上就沒有多大變化。 　　
由上述結(jié)論我們可以看到信道容量隨著天線數(shù)量的增大而線性增大。也就是說可以在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下利用MIMO信道成倍地提高無線信道容量，證明了MIMO信道系統(tǒng)理論的正確性


MIMO發(fā)展歷史
　　1990年代，全世界無線通信領(lǐng)域均針對(duì)多天線系統(tǒng)進(jìn)行研究，希望實(shí)作出能指向接收者之波束成型技術(shù)，亦即是所謂智慧型天線 —— 一種能使波束聰明地追蹤接收者（即移動(dòng)電話）的技術(shù)，如同有個(gè)人持著天線到處移動(dòng)，就像一道自手電筒射出的光束可追蹤一位在黑暗中移動(dòng)的人一樣。智慧型天線借由波束對(duì)其指向（亦即對(duì)目標(biāo)接收者）的相長(zhǎng)干涉（constructive interference）及同時(shí)間該波束對(duì)目標(biāo)接收者指向以外其他方向之相消干涉（destructive interference）來增加信號(hào)增益，以實(shí)現(xiàn)上述智慧型天線的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)于此發(fā)送單位上的多天線間，采用一較窄的天線間距來實(shí)作此波束。一般以發(fā)送信號(hào)之一半波長(zhǎng)作為實(shí)體的天線間距，以滿足空間上的采樣定理且避免旁瓣輻射（grating lobes），亦即空間上的混疊。
　　波束成型技術(shù)的缺點(diǎn)乃是在都市的環(huán)境中，信號(hào)容易朝向建筑物或移動(dòng)的車輛等目標(biāo)分散，因而模糊其波束的集中特性（即相長(zhǎng)干涉），喪失多數(shù)的信號(hào)增益及減少干擾的特性。然而此項(xiàng)缺點(diǎn)卻隨著空間分集及空間多工的技術(shù)在 1990 年代末的發(fā)展，而突然轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢(shì)。這些方法利用多徑（multipath propagation）現(xiàn)象來增加資料吞吐量、傳送距離，或減少比特錯(cuò)誤率。這些型態(tài)的系統(tǒng)在選擇實(shí)體的天線間距時(shí)，通常以大于被發(fā)送信號(hào)的波長(zhǎng)的距離為實(shí)作，以確保 MIMO 頻道間的低關(guān)聯(lián)性及高分集階數(shù)（diversity order）。


MIMO-OFDM復(fù)合技術(shù)
　　MIMO 此科技與平坦衰落信道（flat fading channels）兼用時(shí)最佳，以降低接收端信道等化器之復(fù)雜度及維持接收端的低功率耗損，也因此 MIMO 多半與 OFDM 結(jié)合為復(fù)合技術(shù)。MIMO-OFDM 同時(shí)為 IEEE 802.16 及 IEEE 802.11n HT（High-Throughput）的采用標(biāo)準(zhǔn)之一。WCDMA 的系統(tǒng)，如 HSDPA，亦進(jìn)行將 MIMO 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)作。


MIMO技術(shù)
　　所謂的MIMO，就字面上看到的意思，是Multiple Input Multiple Output（多入多出）的縮寫，大部分您所看到的說法，都是指無線網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)通過多重天線進(jìn)行同步收發(fā)，所以可以增加資料傳輸率。
　　然而比較正確的解釋，應(yīng)該是說，網(wǎng)絡(luò)資料通過多重切割之后，經(jīng)過多重天線進(jìn)行同步傳送，由于無線訊號(hào)在傳送的過程當(dāng)中，為了避免發(fā)生干擾起見，會(huì)走不同的反射或穿透路徑，因此到達(dá)接收端的時(shí)間會(huì)不一致。為了避免資料不一致而無法重新組合，因此接收端會(huì)同時(shí)具備多重天線接收，然后利用DSP重新計(jì)算的方式，根據(jù)時(shí)間差的因素，將分開的資料重新作組合，然后傳送出正確且快速的資料流。
　　由于傳送的資料經(jīng)過分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離，又增加天線接收范圍，因此MIMO技術(shù)不僅可以增加既有無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜范圍，更重要的是，還能增加訊號(hào)接收距離。所以不少?gòu)?qiáng)調(diào)資料傳輸速度與傳輸距離的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，紛紛開始拋開對(duì)既有Wi-Fi聯(lián)盟的兼容性要求，而采用MIMO的技術(shù)，推出高傳輸率的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。
[i]
　　MIMO技術(shù)大致可以分為兩類：發(fā)射/接收分集和空間復(fù)用。傳統(tǒng)的多天線被用來增加分集度從而克服信道衰落。具有相同信息的信號(hào)通過不同的路徑被發(fā)送出去，在接收機(jī)端可以獲得數(shù)據(jù)符號(hào)多個(gè)獨(dú)立衰落的復(fù)制品，從而獲得更高的接收可靠性。舉例來說，在慢瑞利衰落信道中，使用1根發(fā)射天線n根接收天線，發(fā)送信號(hào)通過n個(gè)不同的路徑。如果各個(gè)天線之間的衰落是獨(dú)立的，可以獲得最大的分集增益為n，平均誤差概率可以減小到 ，單天線衰落信道的平均誤差概率為 。對(duì)于發(fā)射分集技術(shù)來說，同樣是利用多條路徑的增益來提高系統(tǒng)的可靠性。在一個(gè)具有m根發(fā)射天線n根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對(duì)之間的路徑增益是獨(dú)立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為mn。智能天線技術(shù)也是通過不同的發(fā)射天線來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，形成指向某些用戶的賦形波束，從而有效的提高天線增益，降低用戶間的干擾。廣義上來說，智能天線技術(shù)也可以算一種天線分集技術(shù)。
　　分集技術(shù)主要用來對(duì)抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供額外的信息來增加通信中的自由度(degrees of freedom)。從本質(zhì)上來講，如果每對(duì)發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，那么可以產(chǎn)生多個(gè)并行的子信道。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這被稱為空間復(fù)用。需要特別指出的是在高SNR的情況下，傳輸速率是自由度受限的，此時(shí)對(duì)于m根發(fā)射天線n根接收天線，并且天線對(duì)之間是獨(dú)立均勻分布的瑞利衰落的。
　　根據(jù)子數(shù)據(jù)流與天線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，空間多路復(fù)用系統(tǒng)大致分為三種模式：D-BLAST、V-BLAST以及T-BLAST。
[i]

D-BLAST
　　D-BLAST最先由貝爾實(shí)驗(yàn)室的Gerard J. Foschini提出。原始數(shù)據(jù)被分為若干子流，每個(gè)子流之間分別進(jìn)行編碼，但子流之間不共享信息比特，每一個(gè)子流與一根天線相對(duì)應(yīng)，但是這種對(duì)應(yīng)關(guān)系周期性改變，如圖1.b所示，它的每一層在時(shí)間與空間上均呈對(duì)角線形狀，稱為D-BLAST(Diagonally- BLAST)。D-BLAST的好處是，使得所有層的數(shù)據(jù)可以通過不同的路徑發(fā)送到接收機(jī)端，提高了鏈路的可靠性。其主要缺點(diǎn)是，由于符號(hào)在空間與時(shí)間上呈對(duì)角線形狀，使得一部分空時(shí)單元被浪費(fèi)，或者增加了傳輸數(shù)據(jù)的冗余。如圖1.b所示，在數(shù)據(jù)發(fā)送開始時(shí)，有一部分空時(shí)單元未被填入符號(hào)(對(duì)應(yīng)圖中右下角空白部分)，為了保證D-BLAST的空時(shí)結(jié)構(gòu)，在發(fā)送結(jié)束肯定也有一部分空時(shí)單元被浪費(fèi)。如果采用burst模式的數(shù)字通信，并且一個(gè)burst的長(zhǎng)度大于M(發(fā)送天線數(shù)目)個(gè)發(fā)送時(shí)間間隔 ，那么burst的長(zhǎng)度越小，這種浪費(fèi)越嚴(yán)重。它的數(shù)據(jù)檢測(cè)需要一層一層的進(jìn)行，如圖1.b所示：先檢測(cè)c0、c1和c2，然后a0、a1和a2，接著b0、b1和b2……


V-BLAST
　　另外一種簡(jiǎn)化了的BLAST結(jié)構(gòu)同樣最先由貝爾實(shí)驗(yàn)室提出。它采用一種直接的天線與層的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即編碼后的第k個(gè)子流直接送到第k根天線，不進(jìn)行數(shù)據(jù)流與天線之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的周期改變。如圖所示，它的數(shù)據(jù)流在時(shí)間與空間上為連續(xù)的垂直列向量，稱為V-BLAST(Vertical-BLAST)。由于V-BLAST中數(shù)據(jù)子流與天線之間只是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在檢測(cè)過程中，只要知道數(shù)據(jù)來自哪根天線即可以判斷其是哪一層的數(shù)據(jù)，檢測(cè)過程簡(jiǎn)單。 　
　　考慮到D-BLAST以及V-BALST模式的優(yōu)缺點(diǎn)，一種不同于D-DBLAST與V-BLAST的空時(shí)編碼結(jié)構(gòu)被提出：T-BLAST。等文獻(xiàn)分別提及這種結(jié)構(gòu)。它的層在空間與時(shí)間上呈螺紋(Threaded)狀分布，如圖2所示。原始數(shù)據(jù)流被多路分解為若干子流之后，每個(gè)子流被對(duì)應(yīng)的天線發(fā)送出去，并且這種對(duì)應(yīng)關(guān)系周期性改變，與D-BLAST系統(tǒng)不同的是，在發(fā)送的初始階段并不是只有一根天線進(jìn)行發(fā)送，而是所有天線均進(jìn)行發(fā)送，使得單從一個(gè)發(fā)送時(shí)間間隔 來看，它的空時(shí)分布很像V-BALST，只不過在不同的時(shí)間間隔中，子數(shù)據(jù)流與天線的對(duì)應(yīng)關(guān)系周期性改變。更普通的T-BLAST結(jié)構(gòu)是這種對(duì)應(yīng)關(guān)系不是周期性改變，而是隨機(jī)改變。這樣T-BLAST不僅可以使得所有子流共享空間信道，而且沒有空時(shí)單元的浪費(fèi)，并且可以使用V-BLAST檢測(cè)算法進(jìn)行檢測(cè)。


MIMO技術(shù)分類
　　MIMO通信技術(shù)包括以下領(lǐng)域： 　　
空分復(fù)用
　　（patial multiplexing）工作在MIMO天線配置下，能夠在不增加帶寬的條件下，相比SISO系統(tǒng)成倍地提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個(gè)較低速率的子數(shù)據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去。如果發(fā)射端與接收端的天線陣列之間構(gòu)成的空域子信道足夠不同，即能夠在時(shí)域和頻域之外額外提供空域的維度，使得在不同發(fā)射天線上傳送的信號(hào)之間能夠相互區(qū)別，因此接收機(jī)能夠區(qū)分出這些并行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時(shí)間資源。空間復(fù)用技術(shù)在高信噪比條件下能夠極大提高信道容量，并且能夠在“開環(huán)”，即發(fā)射端無法獲得信道信息的條件下使用。Foschini等人提出的“貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)”（BLAST）是典型的空間復(fù)用技術(shù)。


空間分集
　�。╯patial diversity）：利用發(fā)射或接收端的多根天線所提供的多重傳輸途徑發(fā)送相同的資料，以增強(qiáng)資料的傳輸品質(zhì)。


波束成型
　�。╞eamforming）：借由多根天線產(chǎn)生一個(gè)具有指向性的波束，將能量集中在欲傳輸?shù)姆较颍�增加信�?hào)品質(zhì)，并減
少與其他用戶間的干擾。

預(yù)編碼
　�。╬recoding） 以上 MIMO 相關(guān)技術(shù)并非相斥，而是可以相互配合應(yīng)用的，如一個(gè) MIMO 系統(tǒng)即可以包含空分復(fù)用和分集的技術(shù)。


MIMO 的研究狀況
　　在MIMO系統(tǒng)理論及性能研究方面已有一批文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)涉及相當(dāng)廣泛的內(nèi)容。但是由于無線移動(dòng)通信MIMO信道是一個(gè)時(shí)變、非平穩(wěn)多入多出系統(tǒng)，尚有大量問題需要研究。比如說，各文獻(xiàn)大多假定信道為分段-恒定衰落信道。這對(duì)于寬帶信號(hào)的4G系統(tǒng)及室外快速移動(dòng)系統(tǒng)來說是不夠的，因此必須采用復(fù)雜的模型進(jìn)行研究。已有不少文獻(xiàn)在進(jìn)行這方面的工作，即對(duì)信道為頻率選擇性衰落和移動(dòng)臺(tái)快速移動(dòng)情況進(jìn)行研究。再有，在基本文獻(xiàn)中，均假定接收機(jī)精確已知多徑信道參數(shù)，為此，必須發(fā)送訓(xùn)練序列對(duì)接收機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練。但是若移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度過快，就使得訓(xùn)練時(shí)間太短，這樣快速信道估計(jì)或盲處理就成為重要的研究?jī)?nèi)容。
　　另外實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是MIMO技術(shù)研究的重要一步。實(shí)際系統(tǒng)研究的一個(gè)重要問題是在移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)多天線和多路接收，學(xué)者們正大力進(jìn)行這方面的研究。由于移動(dòng)終端設(shè)備要求體積小、重量輕、耗電小，因而還有大量工作要做。目前各大公司均在研制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　Bell實(shí)驗(yàn)室的BLAST系統(tǒng)[4]是最早研制的MIMO實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為1.9GHz，發(fā)射8天線，接收12天線，采用D-BLAST算法。頻譜利用率達(dá)到了25.9bits/(Hz·s)。但該系統(tǒng)僅對(duì)窄帶信號(hào)和室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行了研究，對(duì)于在3G、4G應(yīng)用尚有相當(dāng)大距離。在發(fā)送端和接收端各設(shè)置多重天線，可以提供空間分集效應(yīng)，克服電波衰落的不良影響。這是因?yàn)榘才徘‘?dāng)?shù)亩喔碧炀�提供多個(gè)空間信道，不會(huì)全部同時(shí)受到衰落。在上述具體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，每一基臺(tái)各設(shè)置2副發(fā)送天線和3副接收天線，而每一用戶終端各設(shè)置1副發(fā)送天線和3副接收天線，即下行通路設(shè)置2×3天線、上行通路設(shè)置1×3天線。這樣與“單輸入/單輸出天線”SISO相比，傳輸上取得了10～20dB的好處，相應(yīng)地加大了系統(tǒng)容量。而且，基臺(tái)的兩副發(fā)送天線于必要時(shí)可以用來傳輸不同的數(shù)據(jù)信號(hào)，用戶傳送的數(shù)據(jù)速率可以加倍。
　　朗訊科技的貝爾實(shí)驗(yàn)室分層的空時(shí)（BLAST）技術(shù)是移動(dòng)通信方面領(lǐng)先的MIMO應(yīng)用技術(shù)，是其智能天線的進(jìn)一步發(fā)展。BLAST技術(shù)就其原理而言，是利用每對(duì)發(fā)送和接收天線上信號(hào)特有的“空間標(biāo)識(shí)”，在接收端對(duì)其進(jìn)行“恢復(fù)”。利用BLAST技術(shù)，如同在原有頻段上建立了多個(gè)互不干擾、并行的子信道，并利用先進(jìn)的多用戶檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)準(zhǔn)確高效地傳送用戶數(shù)據(jù)，其結(jié)果是極大提高前向和反向鏈路容量。BLAST技術(shù)證明，在天線發(fā)送和接收端同時(shí)采用多天線陣，更能夠充分利用多徑傳播，達(dá)到“變廢為寶”的效果，提高系統(tǒng)容量。理論研究業(yè)已證明，采用BLAST技術(shù)，系統(tǒng)頻譜效率可以隨天線個(gè)數(shù)成線性增長(zhǎng)，也就是說，只要允許增加天線個(gè)數(shù)，系統(tǒng)容量就能夠得到不斷提升。這也充分證明BLAST技術(shù)有著非常大的潛力。鑒于對(duì)于無線通信理論的突出貢獻(xiàn)，BLAST技術(shù)獲得了2002年度美國(guó)ThomasEdison（愛迪生）發(fā)明獎(jiǎng)。


編輯本段MIMO研究重大歷程
2002年10月
　　世界上第一顆BLAST芯片在朗訊公司貝爾實(shí)驗(yàn)室問世，貝爾實(shí)驗(yàn)室研究小組設(shè)計(jì)小組宣布推出了業(yè)內(nèi)第一款結(jié)合了貝爾實(shí)驗(yàn)室LayeredSpace Time (BLAST) MIMO技術(shù)的芯片，這一芯片支持最高4×4的天線布局，可處理的最高數(shù)據(jù)速率達(dá)到19.2Mbps。該技術(shù)用于移動(dòng)通信，BLAST芯片使終端能夠在3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中接收每秒19.2兆比特的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在，朗訊科技已經(jīng)開始將此BLAST芯片應(yīng)用到其Flexent OneBTS家族的系列基站中，同時(shí)還計(jì)劃授權(quán)終端制造商使用該BLAST芯片，以提高無線3G數(shù)據(jù)終端支持高速數(shù)據(jù)接入的能力。


2003年8月
　　AirgoNetworks推出了AGN100Wi-Fi芯片組，并稱其是世界上第一款集成了多入多出(MIMO)技術(shù)的批量上市產(chǎn)品。AGN100使用該公司的多天線傳輸和接收技術(shù)，將現(xiàn)在Wi-Fi速率提高到每信道108Mbps，同時(shí)保持與所有常用Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。該產(chǎn)品集成兩片芯片，包括一片Baseband/MAC芯片(AGN100BB)和一片RF芯片(AGN100RF)，采用一種可伸縮結(jié)構(gòu)，使制造商可以只使用一片RF芯片實(shí)現(xiàn)單天線系統(tǒng)，或增加其他RF芯片提升性能。該芯片支持所有的802.11 a、b和g模式，包含IEEE 802.11工作組推出最新標(biāo)準(zhǔn)(包括TGi安全和TGe質(zhì)量的服務(wù)功能)。
　　Airgo的芯片組和目前的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)兼容，支持802.11a, "b,"和"g"模式，使用三個(gè)5-GHz和三個(gè)2.4-GHz天線，使用Airgo芯片組的無線設(shè)備可以和以前的802.11設(shè)備通訊，甚至可以在以54Mbps的速度和802.11a設(shè)備通訊的同時(shí)還可以以108Mbps的速度和Airgo的設(shè)備通訊。


MIMO的應(yīng)用
無線寬帶移動(dòng)通信
　　為了提高系統(tǒng)容量，下一代的無線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)將會(huì)采用MIMO技術(shù)，即在基站端放置多個(gè)天線，在移動(dòng)臺(tái)也放置多個(gè)天線，基站和移動(dòng)臺(tái)之間形成MIMO通信鏈路。應(yīng)用MIMO技術(shù)的無線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)從基站端的多天線放置方法上可以分為兩大類：一類是多個(gè)基站天線集中排列形成天線陣列，放置于覆蓋小區(qū)，這一類可以稱為集中式MIMO；另一類是基站的多個(gè)天線分散放置在覆蓋小區(qū)，可以稱為分布式MIMO。
傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)
　　MIMO技術(shù)可以比較簡(jiǎn)單地直接應(yīng)用于傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，將基站的單天線換為多個(gè)天線構(gòu)成的天線陣列�；�站通過天線陣列與小區(qū)內(nèi)的具有多個(gè)天線的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行MIMO通信。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，這樣的MIMO系統(tǒng)與傳統(tǒng)的單入單出(SISO)蜂窩通信系統(tǒng)相比并沒有根本的區(qū)別。


和傳統(tǒng)的分布式天線系統(tǒng)相結(jié)合
　　傳統(tǒng)的分布式天線系統(tǒng)可以克服大尺度衰落和陰影衰落造成的信道路徑損耗，能夠在小區(qū)內(nèi)形成良好的系統(tǒng)覆蓋，解決小區(qū)內(nèi)的通信死角，提高通信服務(wù)質(zhì)量。最近在MIMO技術(shù)的研究中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的分布式天線系統(tǒng)與MIMO技術(shù)相結(jié)合可以提高系統(tǒng)容量，這種新的分布式MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)——分布式無線通信系統(tǒng)(DWCS)[8]成為MIMO技術(shù)的重要研究熱點(diǎn)。
　　在采用分布式MIMO的DWCS系統(tǒng)中，分散在小區(qū)內(nèi)的多個(gè)天線通過光纖和基站處理器相連接。具有多天線的移動(dòng)臺(tái)和分散在附近的基站天線進(jìn)行通信，與基站建立了MIMO通信鏈路。這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅具備了傳統(tǒng)的分布式天線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，減少了路徑損耗，克服了陰影效應(yīng)，同時(shí)還通過MIMO技術(shù)顯著提高了信道容量。與集中式MIMO相比，DWCS的基站天線之間距離較遠(yuǎn)，不同天線與移動(dòng)臺(tái)之間形成的信道衰落可以看作完全不相關(guān)，信道容量更大�？傮w上說，分布式MIMO系統(tǒng)的信道容量更大，系統(tǒng)功耗更小，系統(tǒng)覆蓋性能更好，系統(tǒng)具有更好的擴(kuò)展性和靈活性。
　　分布式MIMO的DWCS系統(tǒng)也帶來了一些新問題。移動(dòng)臺(tái)和小區(qū)內(nèi)鄰近的天線建立的MIMO鏈路，由于基站不同天線的位置不同，它們距離移動(dòng)臺(tái)的距離不同，使得基站端的多個(gè)天線的信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的延時(shí)也不同，因此帶來新的研究問題。目前在這方面研究較多的是進(jìn)行容量分析。除此之外的研究?jī)?nèi)容還包括：具體的同步技術(shù)、信道估計(jì)、天線選擇、發(fā)射方案、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)等，這些問題有待深入研究。


無線通信領(lǐng)域
　　MIMO技術(shù)已經(jīng)成為無線通信領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過近幾年的持續(xù)發(fā)展，MIMO技術(shù)將越來越多地應(yīng)用于各種無線通信系統(tǒng)。在無線寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)方面，第3代移動(dòng)通信合作計(jì)劃(3GPP)已經(jīng)在標(biāo)準(zhǔn)中加入了MIMO技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，B3G和4G的系統(tǒng)中也將應(yīng)用MIMO技術(shù)。在無線寬帶接入系統(tǒng)中，正在制訂中的802.16e、802.11n和802.20等標(biāo)準(zhǔn)也采用了MIMO技術(shù)。在其他無線通信系統(tǒng)研究中，如超寬帶(UWB)系統(tǒng)、感知無線電系統(tǒng)(CR)，都在考慮應(yīng)用MIMO技術(shù)。 　　隨著使用天線數(shù)目的增加，MIMO技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度大幅度增高，從而限制了天線的使用數(shù)目，不能充分發(fā)揮MIMO技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。目前，如何在保證一定的系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上降低MIMO技術(shù)的算法復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，成為業(yè)界面對(duì)的巨大挑戰(zhàn)。

• 通信詞典解釋