MIMO无线技术的研究现状

1、引言 随着无线互联网多媒体通信的快速发展，无线通信系统的容量与可靠性亟待提升，常规单天线收发通信系统面临严峻挑战。采用常规发射分集、接收分集或智能天线技术已不足以解决新一代无线通信系统的大容量与高可靠性需求问题。可幸的是，结合空时处理的多天线技术一一多人多出（MIMO）通信技术，提供了解决该问题的新途径。它在无线链路两端均采用多天线，     

MIMO无线传输技术综述

MIMO无线传输技术是通信领域的一项重要技术突破,它能在不增加带宽与功率的情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率,堪称新一代无线通信系统中的关键技术之一,近年来引起了人们的广泛关注与研究兴趣。回顾无线移动通信的发展历程,概述天线分集技术与智能天线技术,剖析MIMO无线传输技术的原理与国内外研究现状:传统单天线系统向多天线系统演进、智能天线向多天线系统演进、MIMO无线传输技术的原理、MIMO系统中的分集与复用、MIMO无线信道建模、MIMO系统中的多天线设计等,为深入认识与进一步研究MIMO无线传输技术奠定基础。     

MIMO技术的发展

下一代无线通信系统将提供用户更高的数据传输速率和更好的服务质量，系统容量需要大幅度提高，因此有限的无线频谱资源迫使下一代无线通信技术必须极大地提高频谱利用率。多输人多输出（MIMO）天线技术正适应未来无线通信技术发展的要求，近年来得到迅猛的发展。MIMO技术是指在发射端通过多个发射天线传送信号，在接收端使用多个接收天线接收信号的无线通信技术，目前理论已经证明应用MIMO技术能极大地提高无线通信系统的性能和容量。     

基于MIMO系统的天线选择

多天线MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统利用多个收、发天线有效地改善无线通信系统性能，提高系统容量，增强系统可靠性。然而，由于使用多天线同时收发，这要求发射机和接收机使用与天线一样多的射频链路，增加了系统成本和复杂度。使用天线选择技术可以降低系统成本和复杂度，同时保留MIMO系统的优越性能。文中首先介绍了MIMO系统的实现方式，然后讨论天线选择的方法及性能，最后提出天线选择技术还存在的问题，并得出相关的结论。     

协同分集技术的研究与分析

随着移动通信技术的飞速发展,空间分集技术逐渐成为研究的热点。多输入多输出（MIMO）技术在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下,可以成倍地提高信道容量。但是,在无线通信的上行链路中,特别是蜂窝移动通信的上行链路中,由于受到移动台尺寸的限制,采用多天线是不现实的。协同分集是无线网络中的一种新型的分集技术。这种技术能在单天线的前提下有效对抗衰落,提高系统容量。     

现代移动通信中发射分集技术研究

基于发送端多天线系统的发射分集技术是现代移动通信系统中抗信道衰落影响的一项关键技术。全面介绍发射分集技术的概念和实现方式,利用频率、时间、空间、极化、角度、调制等各种无线资源均可实现有效的发射分集方案,并且详细分析了各类典型的发射分集技术的特点和性能,理论分析有助于推广多天线发射分集系统在实际通信系统中的进一步应用。     

基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术研究现状及其技术路线

空间分集与编码调制技术相结合的空时编码技术,可以获得分集和编码增益,具有优异的抗衰落性能。传统空时编码和多输入多输出(MIMO)技术是通过多天线来实现空间分集的,但是由于移动台的尺寸和载频的限制,使多天线技术很难实现。基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术成为解决这一问题的可选方案,并且无需通过信道反馈信息,动态分配资源,提高了端到端的通信服务质量(QoS)和信道容量。     

协作分集技术研究与展望

多输入多输出技术（MIMO）由于对天线之间的距离有要求,因此难以应用在实际的无线通信终端中。协作分集技术通过利用单天线移动终端之间的相互协作,共享彼此天线,形成一个虚拟MIMO系统,从而获得空间分集。介绍了协作分集技术的基本协议,讨论了目前的研究情况,分析了其中的一些主要方案,并探讨了今后研究中需要解决的技术问题。     

解码协作分集技术研究

协作分集技术是为了解决无线通信系统中MIMO技术在移动终端的多天线制约问题而提出来的,协作分集可以使得具有单天线的用户共享其它用户的天线,从而形成虚拟的多天线系统,从而为MIMO技术的实用化提供了一条可行的道路。文中先讲述了协作分集的概念和协作分集的种类,然后详细分析了解码协作模型的协作过程,给出了其在不同情况下的误码率,最后通过仿真并观察其误码率,证明其拥有很好的性能。     

一种应用于无线通信系统的MIMO天线

MIMO系统是通过不同的分集技术,以实现在相同带宽和发射功率的条件下大幅改善系统容量和可靠性,减小信道失真。作为系统关键模块之一的天线,则要求有着好的分集特性,并接收较多的这波。这里提出的MIMO天线工作在2．4GHz,天线单元是等边三角形贴片天线。三角形天线的宽波瓣可以使MIMO天线接收更丰富的多径这波,与天线单元的高增益相结合能较好改善MIMO系统的SNR和抗干扰能力。通过对天线端口间的互耦和相关性分析,该系统能实现好的极化和方向图分集,获得高的分集增益。     

MIMO技术及其在无线通信系统中的应用

多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术是无线通信领域的一大重要突破。介绍了MIMO技术的理论基础，研究了无线通信中MIMO技术的应用，包括空间分集、空时编码等。结果表明，MIMO技术能够极大地提高通信系统的容量和频谱利用率。     

分集接收技术在海上升空通信中继系统中的应用

海上升空通信中继系统是解决海上广域无线宽带通信的重要手段,但其性能易受海面波动带来的多径衰落影响。为了有效提升中继系统接收信号质量,提出了一种多天线分集接收方法,通过现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)实现相应的接收处理。仿真分析及实验室测试表明,所提出的四天线分集接收技术能够带来近6 dB的合成增益。经海上对比试验验证,采用所提出的多天线分集接收技术的升空通信中继系统,其数据接收完整性提升了10%～20%,系统性能显著改善。     

MIMO技术的发展

未来无线通信系统需要更高的数据传输速率和更好的服务质量，因此需要系统容量大幅度提高。在有限的无线频谱资源条件下，只有极大地提高频谱利用率才能使系统容量更高。采用多输入多输出（MIMO）天线技术可以满足要求。MIMO技术的主要研究方向包括：MIMO信道、MIM0收发技术、分布式MIM0和MIM0应用。MIM0技术是无线通信领域重大的技术突破，将成为未来无线觅带移动通信系统和无线宽带接入系统的关键技术。     

空时码在DS-UWB系统的应用研究

直接序列超宽带(DS-UWB)通信技术是无线通信中的一个非常有发展前途的技术.为克服无线传输中多径衰落效应,针对DS-UWB系统,提出了一种将空时编码和Rake接收结合的方案,并进行性能分析和仿真.该方案建立在码片波形,使系统不仅获得空间分集,同时获得多径分集.仿真结果表明,基于这种方案的多天线系统的性能明显优于单天线系统.     

一种基于LDPC码的协作分集技术

为了解决无线通信系统中多输入多输出技术在移动终端的多天线制约问题，一种新的分集技术——协作分集技术被提出．它使得在多用户环境中，具有单根天线的移动台可以共享彼此的天线而产生一个虚拟MIMO系统，从而获得分集增益．LDPC码是一种性能接近Shannon限的线性分组码．文中将LDPC码与编码协作分集结合起来，通过仿真证明可以很好的提高系统的误码率（BER）性能．     

应用于MIMO系统终端的腰带式可穿戴天线

提出一种应用于MIMO无线通信系统移动终端的腰带式可穿戴外置多天线.这一MIMO多天线系统利用合理的布局,可获取各种分集增益.天线单元采用开槽的电磁耦合微带贴片天线,减小了天线尺寸,也降低了人体吸收率.通过MIMO系统试验平台的外场测试,得到了多天线系统的相关性系数矩阵以及误码率等重要的实验数据.测试结果表明:在保持总发射功率不变的情况下,相较于传统的单发单收天线,这一多天线系统可显著降低传输误码率,进而有效提高通信系统容量与质量.     

一种提高微带MIMO 天线端口隔离度的新方法

多输入多输出(MIMO) 无线通信系统已经成为提高通信系统可靠性和数据传输速率的有效技术。MIMO 通信系统中,终端天线的性能对系统通信容量的提升至关重要。为了提高天线端口隔离度,提出了一种在微带天线辐射贴片上加载缝隙阵列实现天线极化分集,提高天线隔离度的方法,并且将这种方法应用于两个2 单元微带MIMO 天线设计中,取得了良好的效果。缝隙阵列加载不但抑制了微带MIMO 天线单元间的耦合,而且产生了更多谐振频点,改善了高频谐振频点畸变的天线辐射方向图,并且天线尺寸也得到了很大的减缩。最后对比分析了设计的两个微带MIMO 天线,实测结果与仿真计算比较可知,在工作带宽内,单元天线间耦合得到了非常有效的抑制。这种在平面天线辐射贴片加载缝隙阵列改变天线极化方向的技术可以很好地用来抑制多天线系统中单元天线间的耦合,而且对天线的其他性能不会造成影响。     

一种SC-FDE散射通信系统的MIMO技术方案

在使用2付发射天线、2付接收天线和2个发射频率的传统散射通信系统基础上,提出了一种应用于单载波频域均衡(SC-FDE)散射通信系统的多输入多输出(MIMO)技术方案,可以在保证4重分集的情况下提供2倍的数据传输速率。提出的MIMO技术方案只需在发射端增加2部发射机,不需改变接收机的射频支路结构,具有实现简单的优点。仿真表明,提出的MIMO技术方案在无信道编译码时的误比特率(BER)性能比相应的传统分集系统性能恶化约1.9dB,在进行(64,57)(64,57)Turbo乘积码编译码时的性能恶化只有1.6dB,因此,与使用单独的2套传统分集系统提供2倍的数据传输速率相比,分别具有1.1dB和1.4dB的功率增益,而且具有体积小、成本低的优点。     

无线电通信的空时技术及频谱利用

从无线通信发展初期到现在，人们逐步开发各种空间资源利用技术来提高频率利用率，目前已发展到相对复杂的空间分集发射、MIMO天线和空时编码、智能天线等前沿技术。     

智能天线与MIMO

智能天线技术与MIMO无线传输技术是通信领域的重要技术突破,它能在不增加带宽与功率的情况下成倍地提高无线通信系统的容量和频谱效率,是新一代无线通信系统中的关键技术,基于此主要研究智能天线技术与MIMO技术的区别与联系,并就在智能天线系统中使用MIMO技术的可能性进行分析,为这两种技术的融合提供一定的参考。