mimo技术
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通俗易懂的MIMO技术简介MIMO概述MIMO技术已经广泛应用在许多现代通信标准中,特别是消费领域。
原因是相对于SISO,MIMO技术有很明显的优势。
MIMO是多路输入多路输出的意思,指的是当一个报文在发射端被一根或者多跟天线传输,而在接收侧被一根或者多根天线接收的情况。
与之比对的是单输入单输出(SISO),SISO指发送和接收都用1根天线,而另外有种说法叫单输入多输出(SIMO),SIMO指发送用一根,接收有多根天线。
可能有人会对SIMO的输入和输出定义有点奇怪,其实这是因为当初在贝尔实验室最开始定义这个名称时,工程师在发送和接收侧都是分别测试的,而不是整个无线链路测试,因此他们把“IN”定义为发送功能,“OUT”定义为了接收,一直沿用至今。
什么是多天线技术?在发送和接收侧的多天线引入了信号自由度的概念,这在SISO系统是没有的。
这里的自由度主要指的是空间自由度。
这种空间自由度可以被定义三种,分别为“分集”,“复用”或者这两种的组合。
分集(diversity)简单点来说,分集意味着重复:举个例子,多根天线接收同一个信号,就代表发射分集。
由于每根天线在接收数据时也接收到了各自的噪声,但由于各个噪声的不相关性,合并多个天线信号能够消除部分噪声,从而得质量更好的信号。
打个比方,如果从两个不同的方面来看同一个物件,那么得到的评价也会更可靠。
需要说明的是,分集并不一定要多个接收天线才能实现,后面就会讲到,分集也可以使用多个发送天线通过空时编码(STC )技术来实现。
空间复用(Spatial Multiplexing )第二个主要的MIMO 技术为空间复用,空间复用可以在不增加带宽和发送功率的情况下通过成对的MIMO 发送、接收来增加系统吞吐量。
空间复用增加的吞吐量与发送或接收天线数目(较少的那个)成线性关系。
空间复用中,每个传输天线发送不同的bit 流信息,每个接收天线收到来自所有传输天线的线性综合信息。
简述mimo的工作模式1. MIMO技术简介MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)是多输入多输出的英文缩写,是一种无线通信系统的传输技术。
MIMO技术通过在发送和接收端使用多个天线,实现信号的空间分集,以提高通信链路的容量和可靠性。
简单而言,MIMO技术允许单一频率同时传输多个数据流。
2. MIMO的工作模式MIMO的核心工作原理是空间重复和空间编码,有以下四种主要的工作模式:##2.1 空间分集模式(Spatial Diversity)空间分集模式主要用于解决多径传播引起的信号衰减问题。
在此模式下,发送器会把同一信号的副本同时通过多个天线发送出去,接收器通过接收每个天线的信号,进行组合或选择性接收,从而降低误码率。
##2.2 信道容量模式(Spatial Multiplexing)信道容量模式也被称为空间复用模式,其目的是提高频谱效率和数据传输率。
在此模式下,发送器会将数据流分解为多个子流,然后通过多个天线同时发送。
接收器会依据接收到的信号,利用信道信息进行解码,从而实现高效的数据传输。
##2.3 传输波束成形模式(Transmit Beamforming)在波束成形模式下,发送器会根据预先获取的信道状态信息,调整每个天线的发送信号幅度和相位,使得接收天线的收到信号强度最大。
这种模式能提高链路的信号质量和覆盖范围。
##2.4 网络 MIMO(Coordinated Multipoint Transmission)网络MIMO模式是基于信道状态信息,由多个节点协同工作,同一时间向多个用户发送数据,可以进一步提高频谱利用率和系统容量。
3. MIMO的发展和应用MIMO技术作为现代无线通信系统的重要技术之一,已广泛应用于无线局域网、蜂窝移动通信、无线传感网络等领域。
随着科技的不断进步,MIMO技术还有望在未来的5G甚至6G通信系统中发挥重要作用。
通俗易懂的MIMO技术简介第一篇:什么是MIMO技术?MIMO技术全称Multiple Input Multiple Output,中文翻译为“多输入多输出”,是一项近年来日益受到重视的无线通信技术。
简单来说,MIMO技术就是利用多个天线进行数据传输和接收,从而提高无线通信系统的可靠性和吞吐量。
MIMO技术的发展始于上世纪90年代,当时是由于无线通信系统中的多径效应导致信号传输质量下降,而MIMO是通过一定的技术手段来利用多个信道进行信号传输和接收,从而提高系统的性能表现。
在传统的单天线系统中,信号只能通过一个天线进行传输和接收,如有多径效应或者干扰等问题出现,就会影响信号的传输和接收质量。
而在MIMO系统中,可以利用多个天线同时进行传输和接收,从而提高了系统的可靠性和吞吐量,降低了误码率和传输延迟。
MIMO技术不仅适用于无线通信系统,也可以应用于Wi-Fi、蓝牙、雷达等领域,既能提高系统的性能表现,也可以降低功耗和成本。
随着5G时代的到来,MIMO技术将会得到更加广泛的应用和发展。
第二篇:MIMO技术的原理和实现方式MIMO技术的实现基于两个基本概念:时空编码和空间复用。
其中,时空编码是指将数据信号与多个天线传输的信号进行编码,以此提高传输的可靠性和吞吐量;空间复用是指在多个天线上进行数据的同时传输,以此提高系统的吞吐量和信号质量。
时空编码主要有两种方式:空时块码(STBC)和空时分组码(STGC)。
其中,STBC是在时间和空间两个方向进行数据编码,以此提高传输可靠性,适用于多径效应较强的无线环境;STGC则是在时间和频域两个方向进行数据编码,以此提高传输速率,适用于高速无线通信环境。
空间复用技术则主要有两种方式:空分多路复用(SDM)和空时多路复用(STDM)。
其中,SDM是通过将数据进行分割,然后分别发送到多个天线上,以此提高系统的吞吐量;STDM则是通过将不同的数据序列分成多个时间片段,在不同天线上传输,以此降低多径效应和干扰对系统的影响。
mimo的原理及应用1. MIMO的简介多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是一种无线通信技术,通过在多个天线之间传输和接收数据,提高无线信号的传输效率和可靠性。
MIMO技术在现代无线通信系统中得到了广泛应用,包括LTE、Wi-Fi和5G等。
2. MIMO的原理MIMO技术基于空间分集原理,利用多个天线同时发送和接收独立的数据流,通过多径传播的特性,将数据流在空间中分离出来,从而提高信号的传输速率和抗干扰能力。
MIMO系统的原理可以简单描述为以下几个步骤:1.信号发射端:将要发送的数据流分为多个独立的子流,并通过不同的天线同时发送。
2.多径传播:由于无线信号在传播过程中会经历多条路径,每条路径上的传播特性不同,因此到达接收端的信号会被分为多个不同的子信号。
3.空间分离:接收端的天线接收到的信号会受到多径效应的影响,通过对接收信号进行处理,可以将各个子信号分离出来。
4.信号处理:接收端对接收到的子信号进行处理和解调,恢复原始数据。
3. MIMO的优势和应用MIMO技术具有以下几个优势,使其在无线通信系统中得到广泛应用:3.1 增强信号传输速率通过多个天线同时发送和接收多个子信号,MIMO技术可以大大增加信号的传输速率。
每个天线都可以发送不同的数据流,从而增加了系统的总传输能力。
3.2 提高系统容量和覆盖范围MIMO技术通过空间分集原理,可以在有限的频谱资源下提高系统的容量。
通过合理设计和布置天线,可以达到更好的信号覆盖范围,提供更稳定和高质量的无线通信服务。
3.3 抗干扰和抑制多径衰落由于MIMO系统利用了多个天线和多径传播的特性,可以利用接收信号的空间分离性质抑制干扰信号和多路径信号的衰落。
这使得MIMO系统在复杂的无线信道中具有较好的抗干扰能力和稳定性。
3.4 支持多用户和多任务传输MIMO技术可以同时为多个用户提供高速和可靠的无线通信服务,支持多用户之间的同时传输。
MIMO:新一代移动通信核心技术多输入多输出(MIMO)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,信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收,从而改善每个用户的服务质量(误比特率或数据速率)。
MIMO技术对于传统的单天线系统来说,能够大大提高频谱利用率,使得系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务。
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。
本文重点介绍MIMO 技术的五大研究热点。
MIMO信道的建模和仿真为了更好地利用MIMO技术,必须深入研究MIMO信道特性,尤其是空间特性。
与传统信道不同的是,MIMO信道大多数情况下都具有一定的空间相关性,而不是相互独立的。
在2001年11月的3GPP 会议中,朗讯、诺基亚、西门子和爱立信公司联合提出了标准化MIMO信道的建议。
3GPP和3GPP2推荐的链路级MIMO信道的建模方法有两个:基于相关(Corrlration-Based)的方法和基于子径(EAGC -A14H)的方法。
尽管3GPP和3GPP2对链路级的信道参数进行了定义,但是对于如何实现并没有达成共识。
研究信道的相关性对系统容量的影响成为MIMO技术的研究方向之一。
另外,目前对MIMO系统的研究都是假定在理想信道条件下进行的,而实际上在接收端无线传播环境中是不可能知道信道冲激响应的,因此要进行信道估计。
由于在MIMO系统中进行信道估计时,天线之间存在着干扰,因此,研究在天线之间存在干扰时的信道估计方法也是目前研究的热点。
MIMO系统的天线选择技术因为多天线需要多射频RF电路,而RF又非常昂贵,因此,寻找具有MIMO天线优点且低价格、低复杂度的最优天线子集选择技术极具吸引力。
多天线选择发送接收系统就是利用一定的准则从M根发送天线中选择MS根天线用于发送信号,同样在接收端从N根接收天线中选择NS根用于接收信号,这样就构成了选择的MS×NS的MIMO系统。
mimo技术MIMO技术是一种通信技术,全称是多输入多输出技术。
它的发展历程源于20世纪末名为MIMO的信息论研究,而现代MIMO技术则发源于20世纪末至21世纪初的通信领域中,通过研究多输入多输出天线(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统而取得的技术。
MIMO技术的出现是由于在现代通信中,信道的扩散带宽越来越窄,导致信噪比变低,从而降低信息的传输速率和可靠性。
而MIMO技术则可以克服这个问题,其主要目的是增加无线信号的传输速率和稳定性。
其核心思想是通过多个天线之间的异构性来增加数据的传输信道数,从而提高信道的传输带宽和信号品质。
MIMO技术的基本原理是通过在发送端和接收端采用多个天线,利用多个天线之间的异构性,将数据分成多个子流,经过不同的天线发射,在接收端进行合并,从而增加信道的容量和传输速率。
其中,MIMO技术主要可以分为两个方向:空间多路复用技术(Spatial Multiplexing,SM)和空间分集技术(Spatial Diversity,SD)。
空间多路复用技术(SM)是一种利用空间供给多个用户同步进行的数据传输技术。
在SM技术中,发送端会将不同的数据流分别经过不同的天线发射,接收端则通过接收到不同天线上的信号,将其分别解调和合成,最终得到原始数据流。
SM 技术主要适用于有限的发射功率和不断增加的用户量的信道。
空间分集技术(SD)则是一种通过在发射端或接收端增加多个天线的技术,通过差异化的传输,让接收端可以同时接收多个信号,从而降低噪声干扰和提高信号质量。
SD技术可以分为多种形式,包括时空分集、时度分集等技术,主要适用于复杂的移动环境以及需要高速可靠数据传输的场景。
MIMO技术的应用有很广泛。
在无线通信领域中,MIMO技术已被广泛应用于Wi-Fi、蓝牙、LTE、5G等技术的研究和应用中。
同时,在雷达探测、无线电广播、智能交通系统等领域中,MIMO技术也得到了广泛应用。
浅谈MIMO技术一、MIMO简介MIMO(Multiple—Input Multiple—Output)即是多输入多输出技术,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,信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收,从而改善每个用户的服务质量(误比特率或数据速率)。
MIMO系统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MISO(Multiple-Input Single-Output)系统和SIMO(Single-Input Multiple-Output)系统.MISO系统SIMO系统1.MIMO的发展历史实际上多进多出(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由AT&TBell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20bit/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。
至2010年年底,IEEE数据库收录该领域的研究论文已达上万篇,从MIMO无线通信技术的理论研究到实验验证,再到商用化的各个方面。
目前,国际上很多科研院校与商业机构都争相对MIMO通信技术进行深入研究。
2.MIMO 技术特点随着无线通信技术的快速发展,频谱资源的严重不足已经日益成为遏制无线通信事业的瓶颈。
MIMO技术意味着可以在不增加带宽的情况下将通信系统的容量和频谱利用率提高一倍。
可以定义为在发射器和接收器之间存在多个独立的信道,也就是说,在天线单元之间存在足够的空间。
因此,消除了天线之间的信号相关性,改善了信号的链路性能,并提高了数据吞吐量。
结果表明,在瑞利衰落信道环境下。
OFDM系统将使用MIMO技术来提高容量。
[1]MIMO系统是提高频谱效率的有效方法。
多径衰落是影响通信质量的主要因素,但是MIMO系统可以有效地利用多径的影响来提高系统容量。
系统容量受到干扰的限制,无法通过增加传输功率来提高。
MIMO结构可以在不增加发射功率的情况下实现高系统容量。
因此,MIMO技术与OFDM技术的结合是下一代WLAN的发展趋势。
在OFDM 系统中,使用多个发射天线是根据需要将多发射天线技术应用于每个子信道。
每个子信道对应一个多天线子系统和一个多发射天线OFDM 系统。
正在开发的设备包括两组IEEE802.11a收发器,两个发送天线和两个接收天线(2×2),以及负责操作过程的MIMO系统。
最大传输速率可达108mbit / s,支持AP与客户端之间的传输速率为108mbit / S;当客户端不支持该技术时(对于IEEE802.11a客户端),通信速率为54mbit / s。
在具有两个以上天线的路由器的促销中经常可以看到MIMO。
首先,无线路由器基本上是单天线。
随着发展和进步,存在多种天线。
此时,宣传材料中提到了MIMO技术,实际上就是SU-MIMO。
因此,本文将带您了解什么是MIMO。
MIMO是多输入多输出(MIMO)的缩写,是指通过多个天线同步发送和接收的无线网络信号,可以提高数据传输速率。
在无线通信中,MIMO技术可以在不增加带宽的情况下将通信系统的容量和频谱效率提高数倍。
A gilentM easurementF orumPage 1关于MIMO 技术您应该知道的10件事A gilentM easurementF orum内容提要MIMO 信号传输1: MIMO 在蜂窝系统上行/下行链路中使用不同的方式2: MIMO 需要至少两个发射机和两个接收机3:发射和接收相位差不会影响开环MIMO 测试MIMO 信道特性4:基站和移动台天线配置组合对信道路径相关性具有重要的影响5:条件数是衡量MIMO 信道短期性能的重要参数6: MIMO 需要比SISO 更出色的信噪比7:预编码和特征波束赋形对发射信号进行耦合,使其适合信道MIMO 信号测量8: MIMO 信号恢复过程分为两步9:单路输入信号分析仪可以用来测量MIMO 信道间参数10:一个器件中的失真可能影响所有数据流的性能A gilentM easurementF orum关于MIMO 技术您应该知道的10件事MIMO 信号传输MIMO 信道特性MIMO 信号测量A gilentM easurementF orum复用Vs. 分集通过采用MIMO 空间复用技术在两条独立的链路中传输不同的数据码流,成倍的提高了数据的吞吐量空间分集技术能够有效的提高信号传输的效率,并不能够提高数据的吞吐量分集技术通过采用多路发射机或接收机有效的提高了信号传输的质量MIMOTx0Tx1Rx0Rx1A gilent1:MIMO 在蜂窝系统上行/下行链路中使用不同的方式M easurementF orum•在下行链路中,如WLAN,MIMO信号发送给单个用户•LTE 中Base Station 将数据流复用到codewords•如果发射机数量大于codewords, 可以使用映射的方式(layer = stream in WiMAX)(Streams)A gilentM easurement MIMO 上下行链路F orum MIMO信号发送接收示意图(Streams)A gilent2:MIMO 需要至少两个发射机和两个接收机M easurementF orum在MIMO上行链路中,两个移动台可以组合在一起构成MIMO上行信号这种方式在WiMAX中称为“Collaborative”MIMO在LTE中,称为“Multi-UserMIMO”MIMO 接收机必须在同一设备上--需要计算两路信号之间的耦合A gilent3:发射和接收相位差不会影响开环MIMO测试M easurementF orum 开环MIMO链路(直接映射)(Streams)A gilentM easurementF orum相位差+ =两路信号叠加后并不影响各自的相位相同频点上的信号叠加才会考虑相位的关系以OFDM 中独立的两个载波(导频)为例A gilentM easurementF orum相位差+ =如果是相同频点的两个信号叠加导致两个信号的矢量加…A gilentM easurementF orum 闭环MIMO示意图Scheduler •闭环MIMO中采用“Precoding”方式•移动台测量信道信息,将相关信道信息报告给基站•基站根据反馈的信道信息调整发射方式CQI, RI, PMI reportsA gilentM easurementF orumN5182A 选件012: 提供精确的相位同步这个配置方式很容易扩展到3 台或4 台信号源提供精确的基带时钟同步和射频相位同步基带时钟同步由N5182A的固件提供,不需要额外选件A gilentM easurementF orum 关于MIMO技术您应该知道的10件事MIMO 信号传输MIMO 信道特性MIMO 信号测量A gilentM easurementF orum MIMO 无线信道传统模型•时延扩展(Delay Spread)•多普勒扩展(Doppler Spread) •角度扩展(Angular Spread)•天线方向图(Antenna Pattern)•天线距离(Antenna Spacing)•天线极化(Antenna Polarization)空间模型信道仿真仪需要提供完善的信道模型A gilentM easurementF orum4:基站和移动台天线配置组合对信道路径相关性具有重要的影响路径的相关性决定了接收天线上信号的耦合关系路径的相关性是非常重要的一个因素,因为它影响到接收端是否能很轻易的恢复接收到的独立的码流基站天线与单个用户间的到达角角度相对较窄,而由移动台接收到的信号角度相对较宽A gilentM easurementF orumN5106A PXB MIMO 接收机测试仪PXB 具有灵活配置的特点,可以用来验证接收机整个开发流程中的性能,包括基带开发和射频开发Page 16RF Analog I/Q-Direct from PXB-Connect to any DUT or RF vector signal generator with analog I/Q inputsRFDigital I/QSignal OutputsSignal InputsSignal Creation ToolsESG or MXGPXBMXAN5102AA gilentM easurement Agilent N5106A PXB MIMO接收机测试仪F orum业界领先的基带性能•Up to 4 baseband generators (BBG)•120 MHz BW & 512 MSa of memory per BBG•Support analog and digital I/Q outputsMIMO信号产生•Up to 4x2 MIMO in one box•Supports MIMO channel models + diversity•Leverage existing Agilent equipment for RF and digitaloutputs业界领先的MIMO信道仿真能力•Up to 8 real-time faders•Up to 120 MHz real-time fading BW•Up to 24 paths per fader丰富的信号产生软件•Supports multiple signal creation apps•LTE, WiMAX, W-CDMA, GSM/EDGEA gilentM easurement 基站和移动台天线配置和相关矩阵设置F orum PXB 具有强大的MIMO天线配置和相关矩阵配置A gilentM easurementF oruma) 条件数是验证MIMO 系统运行正确的有效方式b) 条件数能够在短期内指示需要多大的信噪比来恢复MIMO 信号如下例:较好的信道较差的信道[H]2212, σσSV2122Condition Number = σσ5:条件数是衡量MIMO 信道短期性能的重要参数A gilentM easurementF orum在3个不同衰落环境下,信道频响与条件数及星座图的关系步行B 信道模型中条件数的测量A gilent M easurement F orum 6: MIMO 需要比SISO 更出色的信噪比例子: 条件数从0dB 变到10dB, 信噪比需要提高约3dB 来维持相同的EVMA gilent M easurement F orum7:预编码和特征波束赋形对发射信号进行耦合,使其适合信道Precoding 可以非常简单(LTE Codebook 0 为直接映射)部分WLAN 的设备一直采用空间扩展特征波束赋形(一种增强形式的预编码)对发射信号进行调整,在信道的输出端提供最佳的CINRA gilentM easurement 简单的预编码例子F orum用功分器和衰减器构成一个简单的信道:………….添加一个简单的信道作为precodingA gilentM easurement 预编码解调效果F orum 信道条件数Κ= 20dBMIMO系统的EVM值A gilentM easurementF orum 关于MIMO技术您应该知道的10件事MIMO 信号传输MIMO 信道特性MIMO 信号测量A gilentM easurementF orum 8:MIMO 信号恢复过程分为两步第一步:恢复信道系数需要固定的信号传输格式以便于独立的分离出每一路发射信号第二步: 分离和解调信号Use High schoolsimultaneousequations to expressT0, T1in terms of R0,R1 (Real only) examples values are for a single OFDM subcarrier at one instant in timeA gilentM easurement MIMO 信号的恢复F orum 恢复信道系数在WiMAX和LTE中, 某些特殊的子载波被分配为导频不同符号的导频位置不同导频的功率会进行提高以减小恢复导频信号所带来的误差从而更好的保证解调的性能A gilent9:单路输入信号分析仪可以用来测量MIMO信道间参数M easurementF orum每一路发射机的参考信号(导频)都是相互独立的根据这一特性可以对每路导频进行分析LTE中, RS码不进行预编码. 所以即使信号不是直接映射,仍然可以测量这些信号.A gilentM easurementF orum 单路输入信号分析仪可以用来测量MIMO信道间参数使用合路器以减小时延抖动带来的任何不确定性解调的过程获得了两路发射机经过合路之后的时延合相位的关系两路信号的连线需要进行校准A gilentM easurementF orum 10:一个器件中的失真可能影响所有数据流的性能如果数据码流经过预编码, 每一路信号都会经过任何一条发射(接收)链路.信号没有有效分离两路码流都会受影响分集信号会掩盖这个影响A gilent M easurement F orum内容提要MIMO 信号传输1: MIMO 在蜂窝系统上行/下行链路中使用不同的方式2: MIMO 需要至少两个发射机和两个接收机3:发射和接收相位差不会影响开环MIMO 测试MIMO 信道特性4:基站和移动台天线配置组合对信道路径相关性具有重要的影响5:条件数是衡量MIMO 信道短期性能的重要参数6: MIMO 需要比SISO 更出色的信噪比7:预编码和特征波束赋形对发射信号进行耦合,使其适合信道MIMO 信号测量8: MIMO 信号恢复过程分为两步9:单路输入信号分析仪可以用来测量MIMO 信道间参数10:一个器件中的失真可能影响所有数据流的性能A gilent M easurement F orum海报----关于MIMO 您应该知道的10件事A gilentM easurement 相关资源F orum /find/mimoMIMO WLAN PHY layer Operation and Measurement AN1509/litweb/pdf/5989-3443EN.pdfVideo: “Single-channel measurements for WiMAX matrix A and B”/vcentral/viewvideo.aspx?vid=366“WiMAX Wave 2 Testing -MIMO & STC”Agilent webcast 17 Jan 2008/learning/livewebinar/204203534。