充分利用MIMO技术

充分利用MIMO技术在LTE、WiMAX和微波传输网络中，采用多输入多输出胆也技术以及合适的部署策略是可以增加容量的但是，具有视距传输网络中的MIMO,比如LTE和WiMAX,与其在视距微波传输中的运行相比有所差异为了充分利用MIMO的优势，服务提供商需要了解MIMO是如何工作的，以及为什么它在不同的网络中存在差异MIMO的优势MIMO使用至少2个，有时多个，发射天线和接收天线来传输一个单信道这种方法增加了数据速率和频谱效率例如，在每一侧增加6个天线所得到的容量增长,与在一个单输入单输出SISO的信道增加100多倍功率所产生的效果是相同的MIMO技术使得容量增加和使用天线数量呈线性关系相反，SISO,单输入多输出SIMO和多输入单输出MISO系统的容量增加，和天线数量呈现对数关系相对对数增加而言，线性容量的增加是一个更有效的方法MIMO的发射机和接收机比SISO、SIMO和MISO的更复杂，但是它不需要更多的发射功率MIMO优势是如此清楚，它和许多技术标准已经相结合，包括国际电信联盟ITU的高速下行分组接入HSDPA标准是通用移动通信系统UMTS标准的一部分家用无线路由使用IEEE

802.lln标准电气和电子工程师协会在蜂窝电话中使用的移动WiMAX技术IEEE

802.16标准ITU LTE标准当MIMO遇到香农定理当MIMO系统在上世纪90年代中后期由Gerard Foschini等人提出后，这种具有突破性的带宽效率似乎违反香农定理实际上MIMO中的多样性和信号处理的使用，将单一点对点信道变换成多个并行信道来处理了香农定理是建立在一个具有信道容量C和以速率R来传输信息的有噪信道上的然后它又指出，如果R小于C,应该有这样一些代码，使得接收机错误译码概率达到任意小这意味着，从理论上讲，它可能以一个低于速率C的任何速率而几乎没有差错地来传输信息这个容量通常表示成C=W log2l+S/N这里C是以每秒比特为单位的信道容W是以赫然为单位的系统带宽S/N是信噪比S/N对于一个50dB的SNR和20Mhz带宽的信道，它的容量用数学方法表示成C=20*log21+50=20*

5.6=112Mb/s容量增加是相对于SNR的一个对数关系，它是一个慢增长这个例子使用一个20MHz的信道，这个带宽通常使用在LTE和LTE-A中但20Mhz带宽的LTE-Advanced容量是500Mb/s或更高——显然远远超出香农极限超越香农极限的一个途径是提高信噪比和基站发送功率但即使信噪比为100,20MHz信道带宽的吞吐量也只有133Mb/s,远小于LTE-A可能能够提供的500Mb/s吞吐量然而MIM0能够做到这个它的高容量接收信息已然成为一个共识LTE和WiMAX网络中的MIMO下面的公式可用于计算MIMO的香农极限一个MIMO系统所能达到的最大容量取决于如何建立一个信道，而不只是如SISO系统所示的信噪比在数学方面,MIMO系统的性能依赖于信道矩阵H及其性能的条件c=max logdetI-2n/lJ可以认H信道矩阵是一组方程每个方程代表一个接收信号，这个接收信号代表了一组唯一的信道系数和与之相应的发射信号共同作用的结果该系统的性能最佳是H矩阵满秩，每行和每列满足相互之间的完全独立换句话说，如果矩阵是线性的，也就是矩阵是满秩的，那么方程是可解的这意味着系统的最优性能只有在每个通道是完全独立时才可能存在在一个充满散射、阴影衰减、反射和其它影响的环境中，信道是完全相互独立的尽管这看起来像一个反直觉的解释，得到所传输信息的唯一途径是H矩阵的可逆仅当H矩阵所有的行和列都是不相关时，H矩阵是可逆的而只有散射、阴影衰减、反射和其它影响存在时，行和列才是不相关的这是LTE和WiMAX网络的典型情况，特别是在人口稠密的城市地区使用时，点对点微波网络中的MIMO在一个点对点微波传输系统中，一个矩阵可能包含2个发射天线和2个接收天线，如图1所示这是一个2X2的MIMO系统图1一个点对点的微波矩阵使用多个发射和接收天线。