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多天線技術(shù)是移動(dòng)通信領(lǐng)域中無(wú)線傳輸技術(shù)的重大突破。通常，多徑效應(yīng)會(huì)引起衰落，因而被視為有害因素，然而，多天線技術(shù)卻能將多徑作為一個(gè)有利因素加以利用。MIMO (Multiple Input
Multiple output：多輸入多輸出)技術(shù)利用空間中的多徑因素，在發(fā)送端和接收端采用多個(gè)天線，如下圖所示，通過(guò)空時(shí)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集增益或復(fù)用增益，充分利用空間資源，提高頻譜利用率。
總的來(lái)說(shuō)，MIMO技術(shù)的基礎(chǔ)目的是：
● 提供更高的空間分集增益：聯(lián)合發(fā)射分集和接收分集兩部分的空間分集增益，提供更大的空間分集增益，保證等效無(wú)線信道更加“平穩(wěn)”，從而降低誤碼率，進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量；
● 提供更大的系統(tǒng)容量：在信噪比SNR足夠高，同時(shí)信道條件滿足“秩>1”，則可以在發(fā)射端把用戶數(shù)據(jù)分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流，然后分別在每根發(fā)送天線上進(jìn)行同時(shí)刻、同頻率的發(fā)送，同時(shí)保持總發(fā)射功率不變，最后，再由多元接收天線陣根據(jù)各個(gè)并行數(shù)據(jù)流的空間特性，在接收機(jī)端將其識(shí)別，并利用多用戶解調(diào)結(jié)束最終恢復(fù)出原數(shù)據(jù)流。
LTE系統(tǒng)中的MIMO模型
無(wú)線通信系統(tǒng)中通常采用如下幾種傳輸模型：?jiǎn)屋斎雴屋敵鱿到y(tǒng)SISO、多輸入單輸出系統(tǒng)MISO、單輸入多輸出系統(tǒng)SIMO和多輸入多輸出系統(tǒng)MIMO。其傳輸模型如下圖所：
在一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)中，天線是處于最前端的信號(hào)處理部分。提高天線系統(tǒng)的性能和效率，將會(huì)直接給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)可觀的增益。傳統(tǒng)天線系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從單發(fā)/單收天線SISO，到多發(fā)/單收MISO，以及單發(fā)/多收SIMO天線的階段。
為了盡可能的抵抗這種時(shí)變-多徑衰落對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊�，人們不斷的尋找新的技術(shù)。采用時(shí)間分集（時(shí)域交織）和頻率分集（擴(kuò)展頻譜技術(shù)）技術(shù)就是在傳統(tǒng)SISO系統(tǒng)中抵抗多徑衰落的有效手段，而空間分集（多天線）技術(shù)就是MISO、SIMO或MIMO系統(tǒng)進(jìn)一步抵抗衰落的有效手段。
LTE系統(tǒng)中常用的MIMO模型有下行單用戶MIMO（SU-MIMO）和上行多用戶MIMO（MU-MIMO）。
SU-MIMO（單用戶MIMO）：指在同一時(shí)頻單元上一個(gè)用戶獨(dú)占所有空間資源，這時(shí)的預(yù)編碼考慮的是單個(gè)收發(fā)鏈路的性能，其傳輸模型如下圖所示：
MU-MIMO（多用戶MIMO）：多個(gè)終端同時(shí)使用相同的時(shí)頻資源塊進(jìn)行上行傳輸，其中每個(gè)終端都是采用1根發(fā)射天線，系統(tǒng)側(cè)接收機(jī)對(duì)上行多用戶混合接收信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，最后恢復(fù)出各個(gè)用戶的原始發(fā)射信號(hào)。上行MU-MIMO是大幅提高LTE系統(tǒng)上行頻譜效率的一個(gè)重要手段，但是無(wú)法提高上行單用戶峰值吞吐量。其傳輸模型如下圖所示：
