什么是MIMO技術(shù)？
MIMO技術(shù)稱(chēng)為多入多出（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)，同時(shí)也可以稱(chēng)為多發(fā)多收天線(xiàn)(MTMRA，Multiple Transmit Multiple Receive Antenna)技術(shù)。其基本原理是在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，并能夠區(qū)分發(fā)往或來(lái)自不同空間方位的信號(hào)，還可以在不增加帶寬與發(fā)射功率的前提下，提高系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和信噪比、改善無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳送質(zhì)量，它與傳統(tǒng)的信號(hào)處理方式的不同之處在于其同時(shí)從時(shí)間和空間兩個(gè)方面研究信號(hào)的處理問(wèn)題。
MIMO技術(shù)原理示意圖
MIMO技術(shù)工作模式哪些？
在如今智能化設(shè)備日益增長(zhǎng)的大環(huán)境下，MIMO技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用可謂相當(dāng)關(guān)鍵。我們可根據(jù)不同條件、不同的無(wú)線(xiàn)環(huán)境采用不同的工作模式，協(xié)議中定義了以下七種MIMO的工作模式：
（1）單天線(xiàn)工作模式：也就是我們熟知的SISO（Single-Input Single-Output）系統(tǒng)，使用單個(gè)天線(xiàn)發(fā)射信號(hào)和單個(gè)天線(xiàn)接收信號(hào)。
（2）開(kāi)環(huán)發(fā)射分集：利用復(fù)數(shù)共軛的數(shù)學(xué)方法，在多個(gè)天線(xiàn)上形成了彼此正交的空間信道，發(fā)送相同的數(shù)據(jù)流，提高傳輸可靠性。
（3）開(kāi)環(huán)空間復(fù)用：在不同的天線(xiàn)上人為制造“多徑效應(yīng)”，一個(gè)天線(xiàn)正常發(fā)射。其他天線(xiàn)引入相位偏移環(huán)節(jié)。多個(gè)天線(xiàn)的發(fā)射關(guān)系構(gòu)成復(fù)矩陣，并行地發(fā)射不同的數(shù)據(jù)流。這個(gè)復(fù)矩陣在發(fā)射端隨機(jī)選擇，不依賴(lài)接收端的反饋結(jié)果，就是開(kāi)環(huán)空間復(fù)用。
（4）閉環(huán)空間復(fù)用：發(fā)射端在并行發(fā)射多個(gè)數(shù)據(jù)流的時(shí)候，根據(jù)反饋的信道估計(jì)結(jié)果，選擇制造“多徑效應(yīng)”的復(fù)矩陣，就是閉環(huán)空間復(fù)用。
（5）MU-MIMO：允許發(fā)射端同時(shí)和多個(gè)用戶(hù)傳輸數(shù)據(jù)。
（6）閉環(huán)RANK=1預(yù)編碼：也就是空間分集技術(shù)，作為閉環(huán)空間復(fù)用的一個(gè)特例，只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)流，也就是說(shuō)空間信道的秩Rank=1。這種工作模式起到的是提高傳輸可靠性的作用，實(shí)際上是一種發(fā)射分集的方式。
（7）波束成型：波束成型又稱(chēng)為智能天線(xiàn)，通過(guò)對(duì)多個(gè)天線(xiàn)輸出信號(hào)的相關(guān)性進(jìn)行相位加權(quán)，使信號(hào)在某個(gè)方向形成同相疊加，在其他方向形成相位抵消，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的增益。
MIMO技術(shù)優(yōu)勢(shì)是什么？
（1）MIMO技術(shù)信道容量提升
MIMO系統(tǒng)可以在高信噪比條件下提高信道容量，并且能夠在開(kāi)環(huán)，即發(fā)射端無(wú)法獲得信道信息的條件下使用，還可以在不增加帶寬和天線(xiàn)發(fā)射功率的條件下提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。
（2）信道可靠性加強(qiáng)
利用MIMO信道提供的空間復(fù)用技術(shù)可以極大地增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以增加數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸速率。
四、MIMO技術(shù)發(fā)展
隨著5G時(shí)代的到來(lái)，遠(yuǎn)程通信的流量增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)容量的增長(zhǎng)，而MIMO技術(shù)在信道矩陣滿(mǎn)秩的情況下，適當(dāng)增加天線(xiàn)數(shù)量以提高信道容量和減少發(fā)射功率，以此滿(mǎn)足了無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)需求。因此天線(xiàn)在后續(xù)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)演進(jìn)過(guò)程中成為不可缺的一部分，如今的5G技術(shù)也應(yīng)用其后續(xù)演進(jìn)的Massive MIMO（大規(guī)模MIMO技術(shù)），并成為5G技術(shù)中至關(guān)重要的一環(huán)。
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