智慧城域网技术与实战 10.3.1 MIMO概述

MIMO概述主讲老师：掌握MIMO相关概念掌握天线系统的分类了解802.11a/b/g和802.11n的天线区别3MIMO相关概念013天线系统的分类02802.11a/b/g和802.11n的天线区别0301MIMO相关概念MIMO相关概念MIMO（MultipleInputMultipleOuput，多路输入多路输出）是一项智能天线技术。MIMO在发射机端和接收机端使用多个天线，以更高效地利用射频频谱。最早是由Marconi于1908年提出的，是指在发送端或接收端采用多根天线，使信号在空间获得阵列增益、分集增益、复用增益和干扰抵消等，从而得到更大的系统容量、更广的覆盖面和更高的数据传输速率。由于MIMO可以在不需要增加频谱资源和天线发射功率的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量以及传送距离，使得此技术于最近几年受到许多瞩目。天线系统的分类02天线系统的分类根据收发天线数目的不同，天线系统可以分为：1、SISO（SingleInputSingleOutput单输入单输出）2、MISO（MultipleInputSingleOutput多输入单输出）3、SIMO（SingleInputMultipleOutput单输入多输出）4、MIMO以及协作MIMO等多种方式。天线系统的分类MISO是采用多天线发送和单天线接收的方式。下行方向上使用MISO时，表示基站采用多天线进行发射，基站所服务的所有终端用户都能获得发射分集增益，并且链路容量随着天线数目的增加而以对数方式提升。MISO（1）发射分集：多根天线都发送相同的信号。（2）空时块编码：多根天线不仅发送相同的信息，还发送具有相关性的不同数据块。MISO两种类型天线系统的分类SISO是采用单天线发送和单天线接收的方式，如图10-28所示。由香农定理可知，理论上单天线的信息容量受限于链路的SNR，容量每增加1bit/s/Hz，发射功率就需要增加一倍，比如从1bit/s/Hz增加到11bit/s/Hz，发射功率就必须增加约1000倍。SISO：天线系统的分类SIMO是采用单天线发送和多天线接收的方式，如图10-30所示。这种方式下，基站所服务的所有终端用户都能够获得接收分集增益，并且链路容量随着天线数目的增加而以对数方式提升。由于不同路径上的接收信号具有不同的空间特性和特征因此，接收机可以采用交换分集或者最大比合并方式进行接收以便获取最大的SNR。SIMO天线系统的分类MIMO是采用多天线发送和多天线接收的方式，如图10-31所示。MIMO可以看成是双天线分集的扩展，而且有效使用了编码重用（CodeReuse）技术，即用相同的信道编码和扰码对多个不同的数据流进行调制。MIMO系统中收发端各有多根天线，发射机和接收机之间采用不同天线配置的组合，可以大大提高数据传输速率，同时也可以提高系统容量。MIMO802.11a/b/g和802.11n的天线区别03802.11a/b/g和802.11n的天线区别802.11a/b/g设备经常会见到配备有多个天线，这种天线形式就是天线分集(AntennaDiversity)。天线分集系统中，实际上只有一个收发器，而多个天线都连接着这个收发装置。当接收器处于激活状态时，它必须选择一路天线作为输入，而这路天线所接收的信号被输入到接收电路系统。信号发送时，分集天线也是从多个天线中选择一个天线用于发送使用的，即分集天线系统中发送也只有一路是激活的。802.11a/b/g设备天线：802.11a/b/g和802.11n的天线区别MIMO系统中，每一路天线都是独立驱动的天线。MIMO系统的实现基于一个信道的多个输入和多个输出，而该系统是由空间分集和空间复用定义的。MIMO技术已经广泛应用于终端接入设备上如ONU、AP等，尤其在AP使用更普遍，市面上虽然有多MIMO天线的AP，例如8x8，4x4等高性能AP，但高性能意味着高价格，且这种应用也受制于用户客户端（如手机）的天线配置情况，目前市场上占比最大的仍然是性价比较高的2x2AP。802.11n的MIMO系统：802.11a/b/g和802.11n的天线区别天线分集：是用来在两个设备之间选择最优的单路径的；MIMO：是利用尽可能多的可用路径的；