MIMO多跳无线网络
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MIMO无线移动通信系统关键技术研究MIMO无线移动通信系统关键技术研究随着移动通信技术的快速发展,人们对高速、高容量的无线通信需求日益增加。
多输入多输出(MIMO)技术作为一种有效提高无线通信性能的关键技术逐渐受到广泛关注。
本文针对MIMO无线移动通信系统中的关键技术进行研究探讨。
首先,多天线技术是MIMO系统的基础。
传统的无线通信系统一般采用单天线进行通信,而MIMO系统利用多天线同时发送和接收信号,从而大大提高了信号传输的可靠性和速率。
在MIMO系统中,发射端和接收端配备多个天线,通过分别发送和接收多个信号流,可以充分利用多径传播中的空间分集和多路径增益,从而提高信号质量。
因此,多天线技术是实现MIMO系统的关键。
其次,空时编码技术是MIMO系统中的一项重要技术。
空时编码技术通过在不同的天线上编码不同的信号,并且合理组合成一个空时码字进行传输。
距离接收端越远的信号会经历更多的多径传播效应,容易受到更多的干扰,而多天线的应用可以通过编码和解码过程中的信号处理技术减少干扰并提高系统的性能。
在MIMO系统中,采用空时编码技术可以通过编码矩阵的设计,使多天线之间相互独立,从而实现多用户同时传输的要求。
另外,使用智能天线技术也是MIMO系统中的一项重要技术。
智能天线是指具有信号处理和调度功能的天线单元,可以通过其自身对通信环境的感知和信息处理来优化系统性能。
智能天线可以根据当前通信环境的特征自适应地选择最佳的天线配置和信号传输方式,从而提高系统的容量和覆盖范围。
此外,空间分集技术也是MIMO系统中的一项关键技术。
空间分集技术利用多个天线分别接收多条独立的信号,通过信号处理技术在接收端进行合并处理,从而减少信道传输过程中的信号衰落和干扰,提高信号的可靠性和传输速率。
在实际应用中,空间分集技术可以通过引入码间交织和空间多路复用等技术手段,进一步提高系统的性能。
最后,MIMO系统中的信号检测技术也是至关重要的。
移动通信的MIMO技术移动通信技术一直在不断发展和演进,以满足用户对更高速、更可靠的通信需求。
多输入多输出(MIMO)技术作为其中一种重要的发展方向,其在提高通信性能和增强信号覆盖方面具有显著优势。
本文将对MIMO技术的原理、应用和未来发展进行探讨。
一、MIMO技术的原理MIMO技术利用多个天线进行数据传输和接收,通过同时传输多个数据流,提高信号传输速率和系统容量。
其基本原理是利用多个天线在发射端同时发送不同数据流,接收端的多个天线则同时接收这些数据流,并通过解调和复合技术还原出原始信号。
通过利用天线之间的空间多样性和分集增益,MIMO技术可以有效提高系统的吞吐量、抗干扰能力和信号覆盖范围。
二、MIMO技术的应用1.无线局域网(WLAN):MIMO技术已广泛应用于Wi-Fi网络中,通过增加天线数量和使用多个频段,可以提高网络的传输速率和覆盖范围,为用户提供更稳定、更快速的无线接入体验。
2.移动通信:MIMO技术在4G LTE和5G移动通信标准中得到了广泛应用。
通过利用多个天线进行空间复用和频谱复用,可以提高系统的峰值传输速率,降低信道干扰,提升用户体验和网络容量。
3.无线电广播和电视:MIMO技术在无线电广播和电视传输中也有应用,通过使用多个天线发送和接收信号,可以提高信号的覆盖范围和质量,减少信号受阻和衰减的影响,提升音视频传送的效果。
4.车联网:MIMO技术在车载通信中也有应用,通过利用车载天线进行信号传输和接收,可以提升车联网系统的可靠性和传输速率,支持高速移动环境下的数据传输和车辆间通信。
三、MIMO技术的进一步发展1.大规模MIMO:大规模MIMO是MIMO技术的一种演进形式,通过进一步增加天线数量和采用更高级的信号处理技术,将可以实现更高的信号传输速率和更强的抗干扰能力。
大规模MIMO将在未来的5G和6G通信系统中得到广泛应用。
2.智能反馈技术:智能反馈技术是指通过对信道状态信息进行精确测量和预测,并将其作为反馈信号发送到发射端,以实现更高效的MIMO数据传输。
MIMO无线通信技术研究MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)无线通信技术是一种利用多个天线同时发送和接收数据的技术,通过这种方法,可以增加无线通信系统的数据传输速率和可靠性。
本文将介绍MIMO无线通信技术的相关研究。
MIMO技术的原理在于通过增加发送和接收天线的数量,利用空间复用和多天线分集来提高数据传输速率和可靠性。
在MIMO系统中,多个天线同时发送和接收数据,并通过多个路径传播,从而增加了数据传输速率和可靠性。
MIMO技术在无线通信领域得到了广泛应用,包括蜂窝网络、无线局域网、卫星通信等。
下面介绍一些MIMO技术的应用情况:在蜂窝网络中,MIMO技术被用来提高数据传输速率和可靠性。
在基站和移动台之间,通过增加天线的数量,可以实现多路同时传输和接收数据,从而提高数据传输速率。
MIMO技术也可以增强信号强度和覆盖范围,从而提高网络的可靠性。
在无线局域网中,MIMO技术也被用来提高数据传输速率和可靠性。
通过在接入点和客户端之间增加天线的数量,可以实现多路同时传输和接收数据,从而提高数据传输速率。
MIMO技术也可以增加信号覆盖范围,从而提高网络的可靠性。
在卫星通信中,由于卫星的信号覆盖范围广,信号传输距离远,因此卫星通信系统也常常采用MIMO技术。
通过在卫星和地球站之间增加天线的数量,可以实现多路同时传输和接收数据,从而提高数据传输速率。
MIMO技术也可以增加信号强度和覆盖范围,从而提高网络的可靠性。
随着科技的不断发展,MIMO技术在未来仍具有广泛的应用前景。
在未来5G通信和6G通信等无线通信系统中,MIMO技术将更加重要。
在未来,对于MIMO技术的研究和应用将会涉及更多领域和技术,例如人工智能、物联网、高频通信等。
在这些领域和技术中,MIMO技术将能够发挥更大的作用,为未来的无线通信系统提供更高的性能和更高效的传输效率。
MIMO无线通信技术是一种具有重大意义的技术,它可以提高无线通信系统的数据传输速率和可靠性。
MIMO无线技术概要 -电脑资料2019-01-01MIMO无线技术相信很多朋友有有所耳闻,它是802.11n技术的标志,。
它的引用,使已有的网络性能得到更好的改善,增大了吞吐量,提高了容量。
那么,本文将其原理为大家详细介绍一下。
MIMO(Multiple-InputMultiple-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无线技术可改进已有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-InputSingle-Output)系统,MIMO还可以包括SIMO(Single-InputMulti-ple-Output)系统和MISO(Multiple-InputSingle-Output)系统。
MIMO无线技术概述MIMO表示多输入多输出。
读/maimo/或/mimo/,通常美国人前者,英国人读后者,国际上研究这一领域的专家较多的都读读/maimo/。
通常用于IEEE802.11n,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802.11n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802.11nMIMO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。
局域网组建方法探究使用多输入多输出(MIMO)技术随着科技的迅猛发展,计算机网络已成为现代社会中不可或缺的一部分。
在企业、学校、家庭等各种场所中,局域网的组建与应用变得越来越普遍。
为了提高局域网的性能和覆盖范围,多输入多输出(MIMO)技术被引入局域网中。
本文将探究使用MIMO技术来组建局域网的方法。
第一部分:MIMO技术基础MIMO技术是一种无线通信技术,其利用多个发射天线和多个接收天线来同时传输和接收多个数据流。
通过利用空间多样性和信号多路复用的原理,MIMO技术可以提高无线通信系统的性能和可靠性。
MIMO技术在无线局域网和移动通信等领域应用广泛。
第二部分:局域网组建的基本步骤1. 确定网络拓扑:在组建局域网之前,需要确定网络的拓扑结构,如星型、树型、环型等。
根据需求和场景选择合适的拓扑结构,确保数据传输的效率和可靠性。
2. 资源规划和分配:根据网络规模和使用需求,进行资源规划和分配。
包括确定所需的硬件设备、IP地址分配、子网划分等。
3. 安装和配置网络设备:根据网络拓扑结构和资源规划,安装和配置交换机、路由器、无线接入点等网络设备。
确保设备之间的连接正常,网络可用。
4. 网络测试和调试:在组建完局域网后,进行网络测试和调试。
通过Ping测试、带宽测试等方式,验证网络的正常运行和性能。
5. 网络安全设置:为了保护局域网的安全,需要设置网络防火墙、访问控制列表等安全机制,防止未授权的访问和数据泄露。
6. 网络监控和管理:建立网络监控系统,及时发现和解决网络故障。
进行网络维护和管理,包括备份数据、更新设备固件等。
第三部分:MIMO技术在局域网中的应用1. 增加网络容量:MIMO技术可以通过同时传输多个数据流,提高网络的容量和吞吐量。
在高密度用户场景下,MIMO技术可以有效避免网络拥塞。
2. 扩大覆盖范围:MIMO技术利用多个天线进行信号传输,可以增加信号的覆盖范围。
在大面积的场所,通过使用MIMO技术可以实现无死角的网络覆盖。
无线通信中的MIMO技术研究与应用在当今科技日新月异的时代,无线通信技术也在不断的发展和完善,为我们的生活带来了太多的便利和创新。
其中,MIMO技术作为一种在无线通信领域中的重要技术,其研究与应用也越来越广泛,为无线通信技术的发展提供了很多的潜力。
一、 MIMO技术概述MIMO是多输入多输出的简称,在无线通信中,它是指利用物理空间中的多径效应,在一定的频带宽度下,通过多个天线和多个接收机之间传输信息的技术。
在MIMO系统的系统设计中,它与其它多种技术如频率复用和编码一起使用,以实现更高的数据速率和较少的误码率。
由于MIMO技术的创新性和有效性,它被广泛应用于卫星通信、移动通信、无线电视、家庭局域网和无线网络等领域。
二、 MIMO技术的原理在MIMO系统中,网络的发射端和接收端都拥有多个天线,用于接收和发射信息。
通过不同的信道传输经过编码的多个信息流,并在接收端重新组合到一起,以实现更高的质量和速率。
这样的好处在于,它可通过使用空间多门技术来利用信道空间,通过平凡的PAM(脉振调制)或者QAM(码振调制)技术,达到多倍的速率提升。
三、 MIMO技术的发展历程MIMO技术的发展是始于20世纪90年代一些研究团队推出的一些传输理念的发展。
在1993年,卡尔罗林斯卡科技院的Andrea Goldsmith首先针对单天线的接收来研究宽带通信。
因为在单天线系统中,随着用户占用更多频率范围,噪声也会相应地增长,这激发了人们对MIMO的开发。
2001年,最早的标准通过了IEEE 802.11a,从而推动了MIMO的应用和发展。
四、 MIMO技术的应用1、移动通信作为一种无线通信领域的重要技术,MIMO技术被广泛应用于移动通信领域。
采用MIMO技术的移动通信系统,可以大大增强覆盖面,提高数据传输速率,提升系统的可靠性和性能,从而实现更高效、稳定的无线通信。
2、无线局域网应用MIMO技术的无线局域网,可为室内场景带来更加稳定、高速、宽广的通信,从而更好的支持企业内部、校园等场景内部的高速数据传输、视频流传输等应用。
MIMO配对原则介绍多输入多输出(MIMO)是无线通信领域中的一种技术,它可以同时使用多个天线进行通信和接收信号。
MIMO配对原则是在实际应用中为了提高无线传输效率和质量而采用的一种原则。
MIMO技术原理MIMO技术的原理是利用多个天线进行信号传输和接收,通过在时域和空域上对多通道进行编码和解码,从而提高数据传输速率和系统容量。
MIMO系统中的每个天线可以独立地传输不同的数据流,因此可以同时传输多个数据流,从而实现更高的数据传输速率。
在接收端,通过对所有接收到的信号进行处理,可以通过多个发射天线传输的信号来提取更多的信息,从而提高接收性能。
MIMO配对原则的意义MIMO配对原则是为了最大限度地提高无线传输效率而采用的一种原则。
通过使用多个天线进行传输和接收,可以提高数据传输速率、提高信号传输质量和增加系统容量。
MIMO配对原则可以在保持现有信道质量的情况下,通过增加天线数目来提高通信质量和覆盖范围,特别适用于室内覆盖和高速移动通信环境。
MIMO配对原则的应用无线通信系统MIMO技术已经广泛应用于各种无线通信系统中,如LTE、Wi-Fi、蜂窝网络等。
在这些系统中,通过使用MIMO技术,可以提高系统的容量和覆盖范围,同时提高数据传输速率和传输质量。
物联网随着物联网的快速发展,对无线通信系统的要求越来越高。
MIMO配对原则可以为物联网提供更可靠和高效的无线通信解决方案,提高通信效率和可靠性。
车联网在车联网领域,MIMO配对原则可以为车载通信提供更稳定和高速的无线连接。
通过利用车辆上的多个天线,可以同时传输多个数据流,提高车载通信的传输速率和可靠性。
5G通信MIMO技术是5G通信的关键技术之一。
通过使用MIMO技术,可以在5G无线网络中实现更高的数据传输速率和更好的传输质量,满足未来大规模连接和高速传输的需求。
MIMO配对原则的优势和挑战优势1.提高传输速率:通过使用多个天线,可以同时传输多个数据流,从而大大提高传输速率。
简述mimo的工作模式MIMO的工作模式简述MIMO,即多输入多输出,是一种无线通信技术,通过同时使用多个天线进行数据传输和接收,以提高无线通信系统的性能。
MIMO技术在现代通信领域中得到了广泛的应用,不仅可以提高数据传输速率,还可以提高系统的可靠性和覆盖范围。
MIMO的工作模式可以简单地分为两个阶段:发送阶段和接收阶段。
在发送阶段,发送器通过多个天线同时发送多个独立的数据流。
这些数据流经过信道传输到接收器。
在接收阶段,接收器通过多个天线接收到经过信道传输的数据流,并对每个数据流进行解码和处理。
最后,接收器将解码后的数据流组合在一起,形成最终的数据输出。
MIMO的工作模式可以通过以下几个关键点来说明:1. 多个天线:MIMO系统的关键特点是使用多个天线进行数据传输和接收。
发送器和接收器都配备了多个天线,以利用空间的多样性来提高系统的性能。
2. 并行传输:在发送阶段,发送器通过多个天线同时发送多个独立的数据流。
这样可以提高数据传输速率,并充分利用信道的带宽。
3. 空间分集:MIMO系统利用多个天线之间的空间差异性来提高系统的可靠性。
即使在信道存在干扰或衰落的情况下,通过多个天线接收到的信号可以相互补偿,从而提高系统的抗干扰能力和信号质量。
4. 多路径传输:MIMO系统可以利用多个天线接收到的多个信号路径,从而提高系统的覆盖范围。
即使在信道存在阻塞或衰落的情况下,通过多个路径传输的信号可以相互补偿,从而提高系统的覆盖范围和可靠性。
总的来说,MIMO的工作模式通过同时使用多个天线进行数据传输和接收,充分利用空间的多样性和多路径传输的特点,以提高无线通信系统的性能。
这种技术在现代通信领域中得到了广泛的应用,并为无线通信带来了巨大的革命。
通过不断的技术创新和发展,MIMO技术在未来将会有更广泛的应用和更好的性能。
mu mimo条件摘要:1.MIMO 技术的概述2.MIMO 技术的基本原理3.MIMO 技术的优点4.MIMO 技术的应用5.MIMO 技术的发展前景正文:一、MIMO 技术的概述MIMO 技术,全称多输入多输出技术,是一种无线通信技术,通过使用多个发射天线和接收天线,以提高无线通信系统的频谱效率和信道容量。
在现代无线通信系统中,MIMO 技术已经成为了一种重要的技术手段。
二、MIMO 技术的基本原理MIMO 技术的基本原理是通过空间复用,即利用多个天线之间的信道独立性,将多个独立的数据流通过空间复用技术同时传输到接收端,从而提高系统的频谱效率和信道容量。
在接收端,通过空间分集技术,可以有效降低多径效应和co-channel interference 等影响,从而提高信号质量和信道容量。
三、MIMO 技术的优点MIMO 技术具有以下优点:1.提高信道容量:通过空间复用技术,MIMO 技术可以有效提高无线通信系统的信道容量。
2.提高信号质量:通过空间分集技术,MIMO 技术可以有效降低多径效应和co-channel interference 等影响,从而提高信号质量。
3.提高频谱效率:MIMO 技术可以通过利用多个天线之间的信道独立性,提高无线通信系统的频谱效率。
四、MIMO 技术的应用MIMO 技术在现代无线通信系统中得到了广泛的应用,包括:1.无线局域网:MIMO 技术在无线局域网中得到了广泛的应用,可以有效提高无线局域网的传输速率和覆盖范围。
2.蜂窝移动通信系统:MIMO 技术在蜂窝移动通信系统中也得到了广泛的应用,可以有效提高系统的频谱效率和信道容量。
3.卫星通信系统:MIMO 技术在卫星通信系统中也得到了广泛的应用,可以有效提高卫星通信系统的传输速率和信道容量。
五、MIMO 技术的发展前景随着无线通信技术的不断发展,MIMO 技术在未来将会有更广泛的应用和发展前景。
未来,MIMO 技术将会在以下几个方面得到进一步的发展:1.更高的天线密度:随着天线制造技术的不断发展,未来的MIMO 系统将会具有更高的天线密度,从而可以提供更高的信道容量和更好的信号质量。
无线通信系统中的MIMO技术所谓的MIMO(多入多出),就是指无线网络信号通过多重天线进行同步收发,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,这样可以提高传输率。
更确切地说就是信号通过多重切割之后,经过多重天线进行同步传送。
由于无线信号在传送的过程当中为了避免发生干扰,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。
为了避免被切割的信号不一致而无法重新组合,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,将分开的各信号重新组合,并且快速正确地还原出原来信号。
MIMO技术与OFDM技术相结合被视为下一代高速无线局域网的核心技术。
本文全面叙述了MIMOOFDM技术及其特点,分析了MIMOOFDM技术在无线局域网中的应用,探讨了MIMOOFDM中的关键技术,并展望了其发展前景。
1.摘要MIMO系统是一项运用于802.11n的核心技术。
802.11n是IEEE 继802.11b\a\g后全新的无线局域网技术,速度可达600Mbps。
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系统,MIMO还可以包括SIMO系统和MISO系统。
反馈的信道信息既可以提高单链路的传输性能,也可以优化多用户之间的调度问题。
我们给出了几种在未来无线通信系统中可能采用的闭环MIMO方案,包括基于SVD分解和基于码本的预编码技术,分析并比较了它们的性能。
仿真结果表明,闭环MIMO 技术将有效地提高通信系统的性能。
2.重大里程2002年10月世界上第一颗BLAST芯片在朗讯公司贝尔实验室问世,贝尔实验室研究小组设计小组宣布推出了业内第一款结合了贝尔实验室LayeredSpace Time (BLAST) MIMO技术的芯片,这一芯片支持最高4×4的天线布局,可处理的最高数据速率达到19.2Mbps。
ISSN 1000—9825,CODEN RUXUEW Journal ofSoftware,Vo1.21,No.4,April 2010,PP.732—749 doi:10.3724/SP.J.1001.2010.03708 @by Institute ofSoftware,the Chinese Academy ofSciences.All rights reserved.
MIMO多跳无线网络 李方敏 ,马小林,方艺霖,吴鹏 (武汉理工大学信息工程学院宽带无线通信与传感器网络湖北省重点实验室,湖北武汉430070) MIMO Muff-Hop Wireless Networks LI Fang—MiIl+,MA Xiao-Lin,FANG Yi-Lin,WU Peng
E—mail:jos@iscas.ac.ca http://wwwjos.org.cn Te1/Fax:+86.10—62562563
(Hubei Key Laboratory of Broadband Wireless Communication and Sensor Network,School of Information Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China) +Corresponding author:E—mail:lifangmin@whut.edu.ca
LI FM,Ma XL,Fang YL,Wu P.MIMO muti-hop wireless networks.Journal of Software,2010,21(4): 732——749.http://www.jos.org.en/lO00—9825/3708.htm
Abstract:After surveying the research of MIMO(multiple—input multiple—output)multi—hop wireless networks, this paper analyzes the MIMO mechanisms for multi-hop wireless networks and discusses the effect of MIMO upon separate network layer and the whole design of multi-hop wireless networks.Focusing on cross—layer design,it expounds the fundamental mechanism of existing representative protocols and algorithms for MIMO-based multi-hop wireless networks,and compares and analyzes their characteristics,performance as well as deficiencies. Finally,by pointing out current research development,it summarizes the restrictions to the practical applications of MIMO—based multi—hop wireless networks,and proposes the importance of designing an adaptive and high performance cross-layer model which based on MIMO technology for multi—hop wireless networks. Key words:muti・hop wireless networks;MIMO rmultiple—input multiple—output);cross—layer protocol design; practicality
摘要: 综述了多跳无线网络MIMO(multiple.inputmultiple—output): ̄术的研究进展,分析了MIMO技术的引入对 多跳无线网络各层及整体设计的影响以跨层协议设计为重点,详细介绍了当前典型的基于MIMO的多跳无线网络 协议算法的核心机制,并比较分析了这些算法的特点和性能差异与存在的缺陷.最后,结合本领域内的研究现状,指 出了基于MIMO的多跳无线网络走向实际_T-程应用环境所亟待解决的关键问题,指出了基于MIMO技术设计自适 应调整、高性能多跳无线网络跨层模型及协议的重要性. 关键词: 多跳无线网络;MIMO;跨层协议设计;实用化 中图法分类号:TP393 文献标识码:A
多跳无线网络(multi-hop wireless networks),如:无线网状网(wireless mesh networks)、无线自组织网络 (wireless ad hoc networks)和无线传感器网络(wireless sensor networks)等,是一个融合了多学科多领域的高度集
・Supposed by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.60970019,60773212(国家自然科学基金);the Hubei Provincial Natural Science Foundation ofChina under Grant No.2009CDA132(湖北省自然科学基金) Received 2009-・03-・19;Accepted 2009-07—-29 李方敏等:MIMO多跳无线网络 733 成的热点研究领域[ , .近年来,随着研究的深入和应用范围的日益扩大,多跳无线网络得到了迅猛发展,但诸如 实时多媒体业务、高速宽带业务、车辆间通信等新的应用领域所要求的高容量/吞吐量、高实时性、高带宽等 高性能要求[3】_使得现有的多跳无线网络的缺陷日益明显,网络容量问题尤为突出_4 】.于是,多跳无线网络的研 究者们不断引入新的技术,并出现了新的特点和方向,这也给现阶段及未来的研究工作带来了新的机遇和挑战. 传统的多跳无线网络大多采用单天线进行数据的收发,是典型的SISO(single-input single—output)系统.这种 系统不能同时进行数据收发,其容量无法突破Shannon容量公式的限制【1 】.随着无线通信技术的迅猛发展,在多 跳无线网络物理层采用新技术已经成为可能.MIMO技术便是一种能够突破Shannon容量限制的有效手段1 . 这种技术利用多接口多信道同时进行数据收发,使成倍地提高多跳无线网络系统容量成为可能,并且无需扩展 频谱,能够有效节约频谱资源,提高能量利用率[ I9 .同时,MIMO技术对多跳无线网络的吞吐量、实时性和拓扑 连通性等性能均有显著影响,并可结合物理层特性联合MAC层、网络层进行跨层协议设计,优化网络性能,为 系统提供较好的QoS(quality ofservice).因此,MIMO技术是提高多跳无线网络系统性能的关键技术之一. 本文分析和总结了近年来基于MIMO的多跳无线网络所取得的研究进展和成果.第1节解析多跳无线网络中 的MIMO技术.第2节详细讨论一些典型的基于MIMO的多跳无线网络协议与算法.第3节分析MIMO技术对多 跳无线网络拓扑控制、MAC层和网络层的影响.第4节简述MIMO技术对多跳无线网络架构设计的影响和所带 来的挑战.第5节对现有的典型协议与算法进行比较与分析.第6节对全文进行总结并指出未来的发展方向和亟待 解决的问题.
1多跳无线网络MIMO技术解析 MIMO技术指的是利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术,是无线通信智能天线技术领 域的重大突破.它可在不增加系统物理带宽的情况下成倍地提高通信系统容量和频谱利用率,将是新一代无线 通信系统的关键技术[6'7].其主要思想是把收发端天线的信号进行合并,以改进每个MIMO用户的通信质量和速 率,达到提高传输可靠性和增加数据速率的目的.多跳无线网络中的MIMO技术也就是利用MIMO的优良特性 获得无线信道的空间分集增益和实现无线信道的容量增益,以提高多跳无线网络链路质量和系统容量的技术. 当多跳无线网络采用MIMO技术后,网络节点具有两根或两根以上的天线,并拥有多个可用信道.天线和信道的 选择与调度对网络多方面的性能均具有显著影响.因此,如何高效地进行天线和信道的选择与调度以及如何充 分利用多天线多信道带来的优良特性进行新的高层协议的设计是极为复杂、极具挑战性的研究课题[4,14,15]这 也引起了学术界和产业界极大的研究兴趣. MIMO技术对多跳无线网络的系统性能具有显著影响,主要表现在以下几个方面: (1)MIMO技术对多跳无线网络容量的影响【10-12,16] MIMO技术对多跳无线网络容量的影响主要体现在3个方面:第一,MIMO技术通过在正交信道上使用多 天线机制,使节点能够同时与多个邻居节点进行并行通信;第二,通过使用多天线增加空间自由度,能够增强空 间复用能力;第三,多天线在实现并行通信的同时,能够降低同一信道冲突域内的节点数,从而有效降低通信冲 突的概率.MIMO技术在这3方面均可提升多跳无线网络的容量. (2)MIMO技术对路由性能的影响 通过使用MIMO技术(如:波束赋形和分集技术)可极大地增加期望的信号传输范围,而扩大信号传输范围 后,相应的路由跳数也会随之减少,但并没有链路质量的损失,有助于路由性能的提高.但是,使用MIMO技术提 高路由性能仅仅使用最短跳数并不能达到最优化,甚至还会导致性能的恶化.因此,需要开发新的更合适的路由 判据以适应MIMO技术的特点,如:加权累计期望传输时问(weighted cumulative expected transmission time,简称 WCETT)["J,等等.在这一领域中,仍然有很多有价值的工作有待完成. (3)MIMO技术对多跳无线网络拓扑结构与连通性的影响【l8J 网络中两个节点只有当其天线接口调节到共同的信道时才能进行通信,而MIMO技术为多跳无线网络提 供了多根天线,它们可以在不同信道同时操作.因此,分配多个天线到新的信道可以提供更加丰富的连接,充分