MIMO 的原理与测量?
安捷伦科技应用工程师 付群 引言 MIMO（多输入多输出）技术作为多天线技术的一种具体应用形式，是当今先进的无线 通信系统的核心技术之一，移动 WiMAX 和 3GPP?LTE 等标准都采用了这一技术。MIMO 技术 充分利用多天线特性来对抗信道衰落， 从而有效克服多径衰落、 干扰等影响通信质量的主要 因素，提高信号的链路性能；并能在不增加带宽的情况下，成倍提高通信系统的容量和频谱 利用率，因而 MIMO 技术已成为下一代无线通信网发展的趋势。本文将重点介绍 MIMO 的 基本原理以及 MIMO 系统的测量。 多天线技术的基本原理 无线信号在空中传播的时候， 在发射端和接收端之间可能存在多条传播路径， 这被称为多径 (multipath)。 到达接收端的信号是经过多条路径传输的总和。 多径的产生与无线电波的散射， 反射以及周边环境等因素相关。 到达接收端的信号是经过多条路径传输的总和。 1 展示了 图 传统通信系统（单发射天线，单接收天线）中信号到达接收端测量的示意情况。
图 1: 单天线系统中的多径衰落 在图中可以看到到达接收端的信号衰落程度是随时间在快速变化的。 这是因为多条路径上的 信号形成了“破坏性”相加。当深度衰落（谷底）发生的时候会给接收端信号的解调带来很 大困难，从而大大破坏链路性能，这也是我们通常所说的多径传输给通信系统带来的影响。 同时可以看到两个深度衰落的发生间隔大约在半波长的传输距离上， 而谷底和峰值之间大约 差四分之一波长的传输距离。 如果给图 1 中的通信系统再加入一个接收天线， 那么我们在接收端将看到另外一种情况， 如 图 2 所示。?
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图 2：多天线系统中的多径衰落 我们可以看到接收天线 2 的引入并没能阻止深度衰落的发生，但是在天线 1，2 上发生深度 衰落的时间位置不同，并没有表现出明显的一致性。事实上，当 2 个接收天线分布距离在四 分之一波长以上时， 发生在 2 个接收端的衰落是不相关的， 也就是说当接收天线 1 上发生深 度衰落时，在接收天线 2 上可能并没有发生衰落，那么仍然有可能将信号正确的解调出来。 这样就提供了一种思路： 可以利用多天线系统提升系统性能。 2 的右半部分也展示了当引 图 入多个发射（或接收）天线后，系统抗噪声能力的提升。 多天线技术的分类 多天线技术总体可以分为空间分集（spatial diversity）和空间复用（spatial multiplexing）两 大类， 其中空间分集又分为发射分集和接收分集。 在上一部分中的例子其实是属于接收分集 的应用。 空间分集与空间复用的最主要的区别在于空间分集可以提升系统性能， 比如抗噪声 性能和覆盖范围；而空间复用可以提高系统容量，即在不增加系统带宽的前提下，成倍提供 系统传输速率，也就是提高了频谱利用率。 需要注意的是空间分集与空间复用的区别并不能完全体现在天线数目配置的不同， 而是体现 在基带处理上的不同。比如 2 个发射天线 2 个接收天线的配置，可能是空间分集的应用，也 可能是空间复用的应用。 分集时， 多个发射 （或接收） 天线上的信号是一样的或者是相关的， 类似于提高了发射功率或者接收功率（当然，除此以外还有额外的增益） ，所以才能带来系 统性能的提升；而复用时，多个发射（或接收）天线上的信号是不同的或者是不相关的，所 以才能带来系统容量的提升。图 3 展示了多天线技术的分类。
图 3：多天线的配置 发射分集更多的被应用于下行链路， 这种应用中基站侧需要 2 个或多个天线， 而终端侧只需 要一个天线，比如 WiMAX?STC（空时编码） 。接收分集比较多的用于上行链路，基站侧需要 2 个或多个天线，而终端侧仍然只需要一个天线，这种配置可以降低终端的实现成本，耗电 和体积。而我们通常所讲的 MIMO 实际是指空间复用或者是空间复用与空间分集的结合。 如图 3 右下部分所示，这展示了 2x2?MIMO 应用。单纯的空间复用要求发射天线和接收天线 成对出现， 系统容量的提升与天线对数成正比。 其实在很多实际系统当中更多的是分集与复 用的结合，比如 WLAN 802.11n 中除了可以实现 2x2，3x3 或者 4x4 MIMO，还可以实现 3x2 或者 4x2 的 MIMO，后者可以看作是 2x2 空间复用与发射分集的结合。本文下面部分的讨论 将主要针对空间复用技术，例如 2x2MIMO。 MIMO 的实现机理与评估 如前面部分提到，MIMO 系统正是利用了不同收发天线对之间信号衰落的不相关性，可以获 得比 SISO 系统更多的增益。那么如何来确保不同收发天线对之间的这种不相关性呢？或者 如何来评估一个 MIMO 系统的性能呢？我们以 2x2 的 MIMO 系统为例来阐述最基本的思想。
图 4?
首先将一个实际的通信系统抽象成如图 4 所示的形式，s 是发射信号，r 是接收到的信号，h 是复数， 代表在某个天线对之间信号所经历的幅度和相位的变化； 同时我们假设在我们观察 的时间范围内 h 是不变的，并且是可以通过发射已知信息而测得的。 那么在接收天线 0，1 上观察到的信号分别为?
经过 decoder 译码之后变成?
其中?
可以注意到在发射天线 0，1 上发射的数据是完全不相关的，并且是同时发射的，比如 s0 和 s1。 而在接收端译码器之后 s0 和 s1 也是同时被译出的， 这说明传输速率比 SISO 系统提升了 一倍。 同时还要注意到，如果要正确的解出 s0 和 s1，那么 B，也就是 h00，h11，h10 以及 h01 必 须满足一定的条件。比如如果 h00=h11=1，h10=h01=‐1 或者 1，那么将是无解的。所以信道 的特性会直接决定 MIMO 信道性能的优劣。 在前面的推导过程中还有几点需要说明的是：1。没有反应出噪声的影响，而噪声是确实存 在的，实际情况中可以通过信号检测与估计等方法，将噪声的影响尽可能的降低，比如迫零 法，最小误差估计等等。2。在信道估计时没有考虑频率的差异，实际上信道参数 h 是会随 着频率而发生变化的，所以可以在每个子信道上对信道分别测量估计，这也就是 OFDM 技 术可以很好的与 MIMO 相结合的原因。3。每一个因子 h 代表的是一对收发天线之间所有路 径（path）的总和，即每对收发天线之间（channel）还是存在多径的。 如果把上述的推导过程以矩阵的形式来表示，那我们可以用数学的方法来对 MIMO 信道的 性能进行量化的评估。我们将 h00，h11，h10 以及 h01 以矩阵的形式表示 H，H 被称为信道 矩阵，并假设矩阵 H 有 2 个特征值（singular?value）sv1 和 sv2。一个好的 MIMO 信道它的特 征值应该具有这样的特点：1。特征值基本相等。2。特征值远远大于 0。更加一般的，引入 一个新的参数条件数 CN（condition?number） ，定义为所有特征值中最大值与最小值的比值， 可以看出一个 MIMO 信道的条件值越小(最小为 1，或 0dB)，它的性能越好。如下图 5 所示。
图 5：条件数的定义 条件数越小说明信道之间的相关性越低， 信号在每条信道上的衰落都是独立的。 可以借鉴扩 频通讯中的概念来理解这个过程： 信号经过信道的传输相当于被信道进行了扩频调制， 在接 收端将接收信号进行解扩即可将原来信号恢复出来。 在进行扩频调制时要求扩频码之间具有 很好的互相关性，即互相关度越低越好，这样在解扩时才能将区分出不同信号。信道之间的 相关性也是这样一种情况。丰富的多径（path）有利于降低信道（channel）之间的相关性， 这也是 MIMO 系统在 NLOS（非视距传输）中比在 LOS（视距传输）中性能更好的原因。
图 6：信道性能的对比 图 6 展示了不同的信道特性最终反映在信号的 EVM 测量上的区别。上半部分中间一张图所 描述的信道之间的相关性是最强的， 表现在有两条信道是在同一位置发生衰落的， 所以 EVM 的结果也是最差的。而右边这张图信道相关性是最好的，所以 EVM 的测量也很好。 MIMO 的测量 一个 MIMO 系统包括发射机，信道和接收机三部分，如何分别评估每部分的性能呢，尤其
如何测试发射机与接收机的 MIMO 性能呢，这是下面这一部分要重点讲述的内容。 发射机部分的测试 关于发射机测量中仪器的选择与配置， 安捷伦公司提供了多种方案， 包括双通道的矢量信号 分析仪 89640/89641，高性能的 4 通道示波器 DSO90254A，还有可用于生产测试的解决方案 N4010A/N4011A, 具体请参考[1][2]。MIMO 发射机的测试，除了频谱，功率等与单天线发射 机同样的测试项目之外， 主要测量的是在发射机部分引入的通道间的串扰(cross?talk)的情况。 以图 7 为例，经过基带处理之后，将会产生 2 路独立的信号，称作 stream，按照理想的情 况，这 2 路 stream 应该在 2 路天线上分别独立的发射，称作 channel。但实际上，由于共同 地线，电磁耦合，运放等因素的影响，在发射之前 2 路信号之间已经形成了不同程度的串扰 或者如图 7 中所示的 spatial?coupling。如何量化这些串扰以及它们给信号质量带来的影响， 将是测量的最核心的内容。我们将从能量/功率以及 EVM 等方面进行分析。我们将使用安捷 伦公司的双通道矢量信号分析仪 89641 以及业界最先进的矢量信号分析软件 89600，以 WiMAX?Matrix?B 信号为例进行说明。?
图 7：发射机前端框图
图 8：译码前 能量/功率： 在图 8 的左下部分，Tx0/Rx0，Tx1/Rx1 分别代表发射天线 0(1)到接收天线 0(1)的情况，而 Tx1/Rx0，Tx0/Rx1 分别代表发射天线 1(0)到接收天线 0(1)的情况，也就是我们上面提到的串 扰。可以看到 Tx0/Rx1 的功率比 Tx0/Rx0 的功率大约低了 20dB，这也说明发射天线 0,1 之间 的隔离度大约为 20dB。 EVM: 在图 8 的左上部分，可以看到星座图是模糊不清的，图 8 的右下部分中可以看到 EVM 的测 量值大约为‐19dB?(channel?EVM)。将 89600 软件中的 Matrix?Decoder 选项打开，将会观察到 图 9 当中的显示。
图 9：译码后 可以看到星座图明显清晰了， 而且 EVM 的结果也提升到‐34dB 左右(stream?EVM)， 说明 matrix decoder 确实起了作用。这也说明发射机中确实存在着串扰，需要进一步改进设计。比较理 想的 MIMO 发射机之间的隔离度大约在 40dB 左右。 除了功率， EVM 的测量， 89600 软件还可以提供大量的测量项目帮助分析改进发射机的性能， 例如 frequency?error,?symbol?clock?error,?IQ?offset,?Sync?Correction,?Time?Offset,?IQ?Skew 等等。 在这里就不一一介绍了。 接收机部分的测量 接收机部分的设计重点之一在于如何准确的对信道进行估计， 也就是如何估算出前面提到的 信道矩阵 H，接收机的整体性能与信道估计的准确与否有着非常直接的关系。接收机在测量 时很多情况下是进行整体测试，也就是进行灵敏度的测量。 MIMO 接收机测试时通常需要多个信号源之间进行基带同步，但是通常并不需要相位相干 (phase?coherence)，因为相位的误差可以作为信道特性的一部分在接收机解调时纠正过来。 只有象在波束成型这样的应用中才会要求相位相干，具体配置请参考[1][2]。 接收机灵敏度测量时需要经过信道衰落的信号， 因为这样才能真正测试出接收机的性能。 关 于衰落信号的产生安捷伦公司提供了 2 种方案， 分别为 ARB 模式和 Real‐Time 模式， 如图 10， 11 所示。
图 10：ARB?fading 模式
图 11： Real‐Time?fading 模式 ARB 模式的好处在于提供了一种操作方便， 低成本的解决方案， 可以满足很多情况下的需要。 而 Real‐Time 的模式提供了一种更加全面的应用。关于或者的具体应用还会有相关文章进行 更详细的介绍。 参考 1． MIMO 信号模拟和测试系统建议书， Zhang Ping, Agilent Open Lab & Solution Center Express,?2008 年 9 月 2． Agilent?WLAN?MIMO?Test，Yu?Tao，Agilent?Open?Lab?&?Solution?Center?Express,?2007 年 12 月
MIMO 系统的原理及容量分析 张大朋 （班级：011291，学号：01129016） Email:captaindp@https://www.doczj.com/doc/6b10789970.html, 电话：187xxxxxxxx Project website: 摘 要：本文简要讨论了无线通信系统中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO ）这一技术的原理及性能。通过分析MIMO 系统的原理和在平坦衰落信道与频率选择性衰落信道条件下的容量，及与传统的单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统容量的比较，论证了这一技术对无线通信的系统容量的提高。 关键词：MIMO ；系统容量；无线通信 Principle and Capacity Analysis of MIMO System Dapeng Zhang (Class:011291，Student No:01129016) Email: captaindp@https://www.doczj.com/doc/6b10789970.html, Telephone number:187xxxxxxxx Project website: Abstract:This article briefly discusses the instrument and performance of Multiple-Input Multiple-Output( MIMO) in wireless communication system.By analyzing the principle and the performance of MIMO systems in the condition of flat fading channel and frequency selective fading channel capacity and comparing MIMO with Single Input Multiple Output(SIMO) system,proving that this technology improved the capacity of wireless communications. Key words:MIMO;system capacity;wireless communications 1 引言 在传统的无线通信系统中，发射端和接收端通常是各使用一根天线，这种单天线系统也称为单输入和单输出（Single Input Single Output ，SISO ）。对于这样的系统，C.E.Shannon （1916-2001）于1948年在《通信的数学理论》]1[中提出了一个信道容量的计算公式：)/1(log 2N S B C +=，其中B 代表信道带宽，N S /代表接收端信噪比。用B 归一化后，得到的带宽利用率)/1(log 2N S +=η，它确定了在有噪声的信道中进行可靠通信的上限速率。以后的电信工作者无论使用怎样的调制方案和信道编码方法，只能一点点地接近它，却无超越它，Shannon 速率成了现代无线通信发展的一大瓶颈。提高频谱使用效率的一种重要方法是采用分集技术。单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统采用最佳合并的接收分集技术，通常能够改善接收端信噪比（Signal Noise Ratio ，SNR ），从而提高信道的容量和频谱的使用效率。在多输入单输出（Multiple Input Single Output,MISO ）系统，如果发射端不知道信道的状态信息，无法在发射天线中采用波束形成技术和自适应分配发射功率，信道容量的提高不明显。SIMO 和MISO 技术的发展自然演变成多输入多输出（Multiple Input Multiple Output ，MIMO ）技术，即在无线链路的两端都使用多根天线，Bell 实验室的学者E.Telatar ]2[和J.Foshinin ]3[分别证明了MIMO 系统与SIMO 和MISO 系统相比，可以取得巨大的信道容量，也突破了传统的SISO 信道容量的瓶颈，将信道容量提升了几个数量级，是
MIMO系统原理与标准概述 【文章摘要】在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 对更高网络容量和更高无线网络性能的需求是不变的。多输入多输出(MIMO)系统能极大地改善频谱效率，因此MIMO将在很多未来的无线通信系统中扮演重要角色。本文将概述MIMO系统的原理和这些系统的标准化。 在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 MIMO系统利用来自一个信道的多个输入和多个输出。这些系统是用空间分集和空间复用定义的。空间分集分为Rx和Tx分集。信号的副本从另外一个天线发送或在多个天线处接收。采用空间复用，系统能在一个频率上同时传输一个以上的空间数据流。MIMO是在802.11n、802.16-2004和802.16e以及3GPP中制定的。包含MIMO的更新的标准是IEEE802.20和802.22。本应用笔记将概述MIMO系统的原理以及这些系统的标准化。本文将用到WCDMA、OFDM和天线阵列的基础知识。 MIMO信道 非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。发送信号用s代表，接收信号用r代表。时间不变的窄带信道定义为： 了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。预编码能改善MIMO性能。 香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。
MIMO技术 摘要 多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线 和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 为满足未来全球通信在高速移动、增强数据速率等方面的需求，MIMO技术被得以运用，其在提高信道容量，以及提高信道的可靠性、降低误码率方面发挥了极大作用。 提高信道容量是利用MIMO信道提供的空间复用增益；提高信道的可靠性和降低误码率是利用MIMO信道提供的空间分集增益。同时MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现较高的通信容量和频率利用率。 原理 一、MIMO系统的原理 图1MIMO系统的一个原理框图 页脚内容1
发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号。根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收 可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线n 根接收天线，发送信号通过 n 个不同 的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n 。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n 根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。目前在MIMO 系统中常用的空间分集技术主要有空时分组码（Space Time Block Code，STBC）和波束成形技术。STBC 是基于发送分集的一种重要编码形式，其中最基本的是针对二天线设计的Alamouti方案，具体编码过程如图2所示。 二、Alamouti 编码过程示意 图2 Alamouti编码过程示意图 可以发现STBC方法，其最重要的地方就是使得多根天线上面要传输的信号矢量相互正交，如图2-19中x 1和x 2的内积为0，这时接收端就可以利用发送端信号矢量的正交性恢复出发送的数据信号。使用 页脚内容2
MIMO-OFDM技术概述
MIMO-OFDM技术概述 摘要 现代信息社会中,人们对宽带移动通信系统的数据需求量日益增长。为此，未来宽带移动通信系统必须提供更高的传输速率和更优的服务质量。MIMO技术能够利用信号的空时频域特性，可以很好地对抗平坦衰落信道，但对频率选择性信道却无能为力，而OFDM技术可以将频率选择性衰落转化为平坦衰落，MIMO和OFDM两种技术的结合和相互补充，既可以很好地解决未来无线宽带通信系统中信道多径衰落和带宽效率的问题，又能够提高系统容量和传输可靠性，因此采用MIMO 技术的OFDM 系统是现代移动通信的核心技术。本文首先介绍正交频分复用（OFDM）技术和多输入多输出（MIMO）系统的基本原理，简述MIMO-OFDM 技术及其特点，并初步探讨了MIMO-OFDM 系统的关键技术。 关键词：多输入多输出；正交频分复用；MIMO-OFDM；载波；编码 一、引言 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干比特流，这样每个子数据将具有低得多的比特速率，用这样的低比特速率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，这构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是对多载波调制(Multi Carrier Modulation)的一种改进，它的特点是各子载波相互正交，所以扩频后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率，可以有效地抵抗频率选择性衰落。 多输入多输出(MIMO)技术是指利用多发送和多接收天线进行空间分集的技术，是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。在无线通信领域，对MIMO的研究源于对多个天线阵元空间分集的性能研究。从20世纪80年代开始，研究学者发现与合并技术结合的多天线空间分集可进一步改善无线链路性能并增加系统容量，Salzzai研究了单用户MIMO高斯信道，以两径传播信道模型分析了空间分集对信道容量和容量分布的影响。Winters讨论了干扰受限的无线系统中，利用多天线空间分集所能带来的容量增益，并明确地指出了增加分集天线数目可以增加系统容量。多输入多输出系统充分开发空间资源，利用多
b 3 b 2 b 1 b 0 对应于天线1和天线2的STTD 信道编 1.2 MIMO 技术 MIMO （Multiple-Input Multiple-Output ）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 LTE 系统的下行 MIMO 技术支持2×2的基本天线配置。下行 MIMO 技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。与下行 MIMO 相同，LTE 系统上行 MIMO 技术也包括空间分集和空间复用。在 LTE 系统中，应用 MIMO 技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。 1.2.1 空间分集 空间分集分为发射分集、接收分集两种。 1. 发射分集 发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。空间发射分集常用的技术包含空时发射分集（STTD ）、时间切换发射分集（TSTD ）、频率切换发送分集（FSTD ）、空频发射分集和循环延迟分集（CDD ）等。LTE 系统中，为了确保控制信道可靠传输，控制信道普遍采用发送分集方式传输。 （1） 空时发射分集 空时发射分集（STTD ）主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，STBC 的主要思想是在空间和时间两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和时间分集的效果，从而降低信道误码率，提高信道可靠性，如下图1-5所示。空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。 天线1 信道比特 码比特 天线2 （2） 空频发射分集 图1-5 STTD 发射分集编码方式 空频发射分集将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益。SFBC （Space Frequency Block Code ，空频块码）的主要思想是在空间和频率两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和频率分集的效果。两天线空频发射分集原理图如下1-6所示。 b 0 b 1 b 2 b 3 -b 2 -b 3 b 0 -b 1
MIMO技术原理、概念、现状简介 多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采 用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出(MIMO)技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究 工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括 SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子 流，从而实现最佳的处理。 图1 多入多出系统原理
常用测量工具测评试题 卷 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
常用测量工具测评试题卷 姓名： ________ 测试成绩：________ 一、填空题 1. 列举几种常用的四种测量工具：________ ________ ________ ________ 2．车间常用的卡尺的精度是________ mm。 3. 用卡尺测量产品时，用力不能________，否则会使测量不准确，并容易损坏卡尺。卡尺测量不宜在工件上________，防止量爪面磨损。 4. 百分表主要用于绝对或________测量工件的长度尺寸、几何形状和位置偏差，也可用于检验机床几何精度或调整加工工件装夹位置偏差等。 5. 百分表分度值：________、千分表的分度值是________。 6. 卡尺的使用方法有________、________、深度测量和台阶测量四种。 7.游标卡尺在使用前必须先进行________，否则数据不能被采纳。 二、选择题 1、测量直径为Φ25±0.015的轴颈，应选用的量具是（） A、游标卡尺 B、杠杆表分表 C、内径千分尺 D、外径千分尺 2、测量轴直线度偏差的常用量具是（） A、外径千分尺 B、千分表 C、钢板尺 D、游标卡尺 3、游标卡尺属于（）测量器具。 A、游标类 B、螺旋测微 C、机械量仪 D、光学量仪 4、用量具测量读数时，目光应（）量具的刻度。 A、垂直于 B、倾斜于 C、平行于 D、任意 5.测量外尺寸时，应先使游标卡尺量爪间距略大于被测工件的尺寸，再使工件与固定量爪贴合，然后使活动量爪与被测工件表面接触，稍微游动一下活动量爪，找出（）尺寸。 A.平均 B.合适 C.最小 D.最大 6.测量内孔尺寸时，应使卡尺量爪间距略小于被测工件尺寸，将量爪沿着孔的中心线放入，使固定量爪与孔边接触，然后使活动量爪在被测工件孔内表面稍微游动一下，找出( )尺寸 A.最大 B.合适 C.最小 D.平均 7.读数时，应把游标卡尺水平地拿者朝亮光的方向，使视线尽可能地和表盘垂直，以免由于视线歪斜而引起( )误差。 A.测量 B.视觉 C.读数 D.估读 8.测量前，对好“0”位，正确的零位是：当千分尺两测量面接触时，微分筒棱边接触固定套管零刻线，固定套管上的( )对准微分筒上零刻线。 A.纵刻线 B.零位 C.横刻线 D.刻线 9.外径千分尺的测量力为5-10N由测力装置决定，使用时最多转动( )圈即可。 A.1 B.2 C.3 D.4 10.百分表应怎样使用才能测试数据准确（）
MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用 当今社会是一个高效率的信息网络时代，随着科技的飞速发展，使人们对于数据信息的获取更加关注。对于不同发展的数据信息，比如：无线局域网、蜂窝通信等，它们的容量都呈不断增长的趋势。相比有线通信，无线网络传输系统存在很多不足和问题，使其获得的数据信息不可靠、不可信，直接影响着信息的传输速度以及质量。在不改变宽带、功率的情况下解决多径衰落，是目前数据传输系统中值得关注的问题。因此，引进MIMO技术以期解决问题，目前，MIMO技术得到了比较高的评价、被较为广泛的运用。 一、MIMO技术概述 从MIMO技术的历史发展来看，早在20世纪初，马可尼提出了MIMO技术，至今，此技术在已经发展了很多年，后来，1970年前后将其运用到了通信系统中，针对当时的通讯发展情况，这种技术的引进对于当时社会发展起到了巨大影响作用。20世纪90年代，无线通讯全球化，MIMO技术在很多领域得到很好的发展，比如：天线系统等。而后出现了复合技术，将此技术与平坦衰落并用，发挥了其重要价值。 从MIMO的概念角度来看，MIMO技术的中文全称为多输入多输
出系统，英文全称是Multiple-Input Multiple-Output，应用于天线无线通讯。在其发射信号与接收信号的位置采用几根发射天线与接收天线，以保证信号在发射信号端与接收信号端通过天线进行信号的良好传输、发射与接收，最终，提高数据信息传输质量[1]。MIMO技术可以通过采用空间的资源，不同天线进行多方面、多方位的发射与接收，更重要的是，它可以在不改变频率与功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通讯系统的容量，此优点令MIMO技术成为通信系统的主力技术。 从MIMO的原理角度来看，MIMO技术是将多根发射、接收天线安装在相应的发射与接收端，从此实现发射与接收端的多根天线的数据信息传输与接收，此过程会大大提高数据通讯质量。在不改变频率与功率的基础上，充分的使用空间资源，实现多根天线发射、多根天线接收，从而，成倍数的提高通讯信息的容量。采用MIMO技术的过程中，无线通讯系统被反射出不同的信号，不同的信号会产生不同的空间流，而单输送系统仅可以一次接受或发送一个空间流，受到了局限，MIMO技术可以解决这样的问题，接收和发送多个空间流，全面掌控不同方位信号，提高容量、可靠性，从而提升资源的性能，扩宽了无线系统使用的范围。 二、MIMO技术运用于无线通讯
M I M O技术的工作原理及其在无线通信中的 应用
MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用 当今社会是一个高效率的信息网络时代，随着科技的飞速发展，使人们对于数据信息的获取更加关注。对于不同发展的数据信息，比如：无线局域网、蜂窝通信等，它们的容量都呈不断增长的趋势。相比有线通信，无线网络传输系统存在很多不足和问题，使其获得的数据信息不可靠、不可信，直接影响着信息的传输速度以及质量。在不改变宽带、功率的情况下解决多径衰落，是目前数据传输系统中值得关注的问题。因此，引进MIMO技术以期解决问题，目前，MIMO技术得到了比较高的评价、被较为广泛的运用。 一、MIMO技术概述 从MIMO技术的历史发展来看，早在20世纪初，马可尼提出了MIMO技术，至今，此技术在已经发展了很多年，后来，1970年前后将其运用到了通信系统中，针对当时的通讯发展情况，这种技术的引进对于当时社会发展起到了巨大影响作用。20世纪90年代，无线通讯全球化，MIMO技术在很多领域得到很好的发展，比如：天线系统等。而后出现了复合技术，将此技术与平坦衰落并用，发挥了其重要价值。 从MIMO的概念角度来看，MIMO技术的中文全称为多输入多
输出系统，英文全称是Multiple-Input Multiple-Output，应用于天线无线通讯。在其发射信号与接收信号的位置采用几根发射天线与接收天线，以保证信号在发射信号端与接收信号端通过天线进行信号的良好传输、发射与接收，最终，提高数据信息传输质量[1]。MIMO技术可以通过采用空间的资源，不同天线进行多方面、多方位的发射与接收，更重要的是，它可以在不改变频率与功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通讯系统的容量，此优点令MIMO技术成为通信系统的主力技术。 从MIMO的原理角度来看，MIMO技术是将多根发射、接收天线安装在相应的发射与接收端，从此实现发射与接收端的多根天线的数据信息传输与接收，此过程会大大提高数据通讯质量。在不改变频率与功率的基础上，充分的使用空间资源，实现多根天线发射、多根天线接收，从而，成倍数的提高通讯信息的容量。采用MIMO技术的过程中，无线通讯系统被反射出不同的信号，不同的信号会产生不同的空间流，而单输送系统仅可以一次接受或发送一个空间流，受到了局限，MIMO技术可以解决这样的问题，接收和发送多个空间流，全面掌控不同方位信号，提高容量、可靠性，从而提升资源的性能，扩宽了无线系统使用的范围。 二、MIMO技术运用于无线通讯
mimo技术有什么用_mino技术原理解析 所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是MulTIple Input MulTIple Output（多入多出）的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。 然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。 由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求，而采用MIMO 的技术，推出高传输率的无线网络产品。 mimo技术的作用无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。提高信道的容量 MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。 提高信道的可靠性 利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码
MIMO技术原理、概念、现状简介/ 2008-01-28 16:09 多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多发多收天线(MTMRA，M ultiple Transmit Multiple Receive Antenna)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出（MIMO）技术由来已久，早在１９０８年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时 (D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO 实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（Single-Input Single-Output）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-Input Multi-ple-Output）系统和MISO（Multiple-Input Single-Output）系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。 图1 多入多出系统原理 特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个
数字移动通信与个人通信论文题目：MIMO系统信道容量的研究 学生姓名李其信 学号201120952 院系信息科学与技术学院 专业信号与信息处理
MIMO系统信道容量的研究 李其信 （西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127） 摘要：本文首先对MIMO技术进行了简要介绍。其次，从信息论角度研究了MIMO系统的信道容量，对 平均分配天线发射功率下的几种典型系统(SISO、MISO、SIMO、MIMO)的平均信道容量进行了分析和比 较，并对两类特殊的MIMO信道（全1信道和正交信道）的容量进行了特殊的分析，得到了信道容量的计 算公式。同时给出了当发射天线和接收天线数很大时的MIMO信道极限容量的估算方法。 关键词：多输入多输出（MIMO）系统；信道容量； 中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001-2400(2XXX)0X-0-0 Research on the Capaity for MIMO System LI QI-xin ( College of Information Science and T echnology, Northwest University, Xi’a n 710127, China) Abstract: In this paper,firstly,it gives a brief introduction of MIMO technology. Secondly,some average capacities of several typical systems，such as SlSO，MISO，SIMO，MIMO，are theoretically analyzed and simulated from the point ofview of information theory．The difference among those typical systems is compared and the relationship between the capacity and different schemes of distributing power are discussed．And two types of special MIMO channel (all channels and orthogonal channel) capacity for a special analysis was calculated channel capacity.It gives the limit estimating method when the mumber of the transmitting and receiving antennas of MIMO. Key W ords: MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) channel capacity 随着信息技术，尤其是互联网技术的迅猛发展，信息的载体形式由传统的文字形式向多媒体形传统的无线通信系统是采用单一发射天线和单一接收天线的通信系统，即所谓的SISO天线系统。SISO天线系统在信道容量上具有一个通信上不可突破的瓶颈--Shannon容量限制。不管采用何种调制技术、编码策略或其他方法，无线信道总是给无线通信作了一个实际的物理限制。这一点在当前无线通信市场中形势尤为严峻，因为用户对更高的数据率的需求是非常迫切的[1-3]，必须进一步提高无线通信系统的容量。可以实现这个目标的方法有很多，如加大系统发射功率、设置更多的基站、拓宽带宽和提高频谱利用效率等。加大系统发射功率姑且不论可能引起人的健康状况的变化，对硬件设计者来说这也是非常困难的，因为功放器件在大功率区域下的线性工作特性是很难设计的。另外，散热及发射功率的加大所引起的功率消耗也是移动终端要考虑的问题。增设基站意味着采用更多的蜂窝，这是提高容量代价最大的办法。由于目前的实际无线应用市场仍是在UMTS和WLAN之间，是微波频带(UMTS大约为2GHz，WLAN技术的ISM频带为2～5GHz)，加大带宽，如利用毫米波频带，就会导致与现行系统具有非常大的兼容性问题，其代价也是很昂贵的，因此更高频段的使用在近期内不是提高无线通信系统容量的最佳方法。 目前在众多的信号处理技术中，最引人注目的是MIMO技术[4]，研究表明在多径环境中，采用收发多天线空时编码系统(MIMO系统)在不增加信号带宽及发射功率的前提下可以使频谱效率得以成倍提高，从而提高信道容量。因此，MIMO技术将是新一代无线通信的关键技术之一。 1
来源：communicationpedia 通信学术百科-CRS通信学社（https://www.doczj.com/doc/6b10789970.html,）MIMO 编辑词条发表评论(1) 多用户MIMO示意图MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统是一项考虑用于802.11n的技术。802. 11n是下一代802.11标准，可将吞吐量提高到100Mbps。同时，专有MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。该技术最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Sin gle-Output)系统，MIMO还可以包括SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和M ISO(Multiple-Input Single-Output)系统。 目录 ?? 概述 ?? 技术 ?? 研究状况 ?? 应用 [显示全部] 概述编辑本段回目录 MIMO 表示多输入多输出。通常用于 IEEE 802.11n，但也可以用于其他 802.11 技术。 MIMO 有时被称作空间多样，因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点（移动设备）或接入点（AP）支持 MIMO 时才能部署 MIMO。 MIMO 的优点是能够增加无线范围并提高性能。连接到老的 802.11g 接入点的 802.11 n 站点能够以更高的速度连接到更远的距离。例如，如果使用老站点，从 25 英尺的距离连接到接入点的速度是 1Mbps；而使用 802.11n MIMO 时站点的速度为 2Mbps。增加到 2Mbps 的范围，允许用户在更远的距离保持连接。 无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的当前或老系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO 允许多个天线同时发送和接收多个空间流。它允许天线同时传送和接收。
MIMO技术原理、概念、现状简介 作者: 出处:移动通信在线 ( 0 ) 砖 ( 0 ) 好评论 ( 0 ) 条进入论坛 更新时间：2007-01-31 17:49 关键词：MIMO 阅读提示：多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。 多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出（ＭＩＭＯ）技术由来已久，早在１９０８年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（Single-Input Single-Output）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-Input Multi-ple-Output）系统和MISO（Multiple-Input Single-Output）系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统
论文 MIMO技术的发展
摘要 多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多发多收天线(MTMRA，Multiple Transmit Multiple Receive Antenna)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。目前，各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术（后3G或者 4G）的研究，争取在未来移动通信领域内占有一席之地。随着技术的发展，未来移动通信宽带和无线接入融合系统成为当前热门的研究课题，而MIMO系统是人们研究较多的方向之一。 本文主要研究了MIMO无线通信技术的原理，分析了MIMO技术的发展历史，国内外研究现状与发展趋势，最后就MIMO技术的应用予以分析介绍，为深入认识与研究MIMO通信技术奠定了基础。 关键词：MIMO 多输入多输出技术无线移动通信
ABSTRACT MIMO，which is short of "Multiple-Input Multiple-Out-put "or MTMRA，which is short of "Multiple Transmit Multiple Receive Antenna "is smart Antenna Engineering's major Breakthrough in Wireless Mobile Communication field.Such technology can multiply the capacity of communication system and the spectrum efficiency,which is the key technology that must be used in the new generation of mobile communication system. Currently, countries have started or plan the research of the new generation of mobile communications technology (3 G or 4 G) to ensure there is a place in the future of mobile communication field.With the development of technology, the future mobile broadband and wireless access fusion system become the hot research topic,and the multiple-input multiple-output (MIMO) system is one of the study direction which most people in it. This paper mainly studies the principle of MIMO wireless communication technology, analyzes the MIMO technology development history, the domestic and foreign research present situation and the development tendency,finally the MIMO technology application is introduced and analyzed,such lay the foundation for furth understanding and research of MIMO communication technology. Keywords: MIMO Multiple-Input Multiple-Out-put Wireless Mobile Communication