MIMO技术
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统,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 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.
可以看出,此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大.也就是说可以利用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.
利用MIMO技术可以提高信道的容量,同时也可以提高信道的可靠性,降低误码率.前者是利用MIMO信道提供的空间复用增益,后者是利用MIMO信道提供的空间分集增益.实现空间复用增益的算法主要有贝尔实验室的BLAST算法、ZF算法、MMSE算法、ML算法.ML算法具有很好的译码性能,但是复杂度比较大,对于实时性要求较高的无线通信不能满足要求.ZF算法简单容易实现,但是对信道的信噪比要求较高.性能和复杂度最优的就是BLAST算法.该算法实际上是使用ZF算法加上干扰删除技术得出的.目前MIMO技术领域另一个研究热点就是空时编码.常见的空时码有空时块码、空时格码.空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集,从而降低信道误码率.
OFDM技术
OFDM(正交频分复用)技术实际上是MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)的一种.其主要思想是：将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输.正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰(ICI).每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰.而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易.
MIMO与OFDM的结合
MIMO系统在一定程度上可以利用传播中多径分量,也就是说MIMO可以抗多径衰落,但是对于频率选择性深衰落,MIMO系统依然是无能为力.目前解决MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术,还有一种是利用OFDM.大多数研究人员认为OFDM技术是4G的核心技术,4G需要极高频谱利用率的技术,而OFDM提高频谱利用率的作用毕竟是有限的,在OFDM的基础上合理开发空间资源,也就是MIMO+OFDM,可以提供更高的数据传输速率.另外ODFM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力.由于多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰,这就允许单频网络(SFN)可以用于宽带OFDM系统,依靠多天线来实现,即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应,来实现完全覆盖.下面给出MIMO+OFDM的结合方案.
这样在接收端接收到的第l个子载波频率上的N个符号可以通过V-BLAST算法进行解译码,重复进行L次以后,NL个M-QAM符号可以被恢复出来.
