通信原理——MIMO

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（一）MIMO的概念

  MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量。他能充分利用空間資源，通過多個天線實現多發多收，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以成倍的提高系統信道容量。

（二）MIMO原理框圖

  圖片來自大規模MIMO技術概述

（三）MIMO原理介紹

  發射端通過空時映射將要發送的數據信號映射到多根天線上發送出去，接收端將各根天線接收到的信號進行空時譯碼從而恢復出發射端發送的數據信號。
  根據空時映射方法的不同，MIMO技術可以分爲兩類：空間分集和空間複用。

3.1 空間分集

  空間分集技術用來解決可靠性問題。
  簡單來講，空間分集技術就是利用多個天線發送同樣的數據，提高信號傳輸的可靠性。
  空間分集技術的主要思想是在發射端對數據進行聯合編碼來減小信道衰落和噪聲導致的符號錯誤率，增加信號的冗餘度。編碼方法有兩種：空時格碼（STTC,Space-Time Trellis Code）空時分組碼（STBC,Space-time Block Tlme）。

3.2 空間複用

  空間複用技術用來解決容量問題。
  簡單來講，空間複用技術就是利用多個天線同時發送獨立的數據，增加系統的數據容量。

3.3 系統信道容量

  無論是空間分集還是空間複用技術，其系統的信道容量都可以按照下式進行計算：$C=[min(N,M)Blog_2(\frac{SNR}{2})]$
  其中$B$是信號帶寬，$SNR$是接收端的信噪比，$min(N,M)$爲發射天線數量$N$和接收天線數量$M$中的最小值。