■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_什么是MIMO?MIMO基本技術(shù)原理
■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_什么是MIMO?MIMO基本技術(shù)原理
什么是MIMO
多進(jìn)多出（multiple input multiple output，MIMO）是為極大地提高信道容量，在發(fā)送端和接收端都使用多根天線，在收發(fā)之間構(gòu)成多個信道的天線系統(tǒng)。
多進(jìn)多出是一種相當(dāng)復(fù)雜的天線分集技術(shù)。多徑效應(yīng)會影響信號質(zhì)量，因此傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)都在如何消除多徑效應(yīng)上動腦筋。而MIMO系統(tǒng)正好相反，它利用多徑效應(yīng)來改善通信質(zhì)量。在MIMO系統(tǒng)中，收發(fā)雙方使用多副可以同時工作的天線進(jìn)行通信。MIMO系統(tǒng)通常采用復(fù)雜的信號處理技術(shù)來顯著增強(qiáng)可靠性、傳輸范圍和吞吐量。發(fā)射機(jī)采用這些技術(shù)同時發(fā)送多路射頻信號，接收機(jī)再從這些信號中將數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。
MIMO基本技術(shù)原理
隨著無線通信技術(shù)的演進(jìn)，為了提高信息的傳輸速率和帶寬利用率，多天線技術(shù)應(yīng)用而生，即MIMO，從香農(nóng)公式的角度來看，MIMO技術(shù)之所以能夠提高數(shù)據(jù)傳輸速率，本質(zhì)上是提高信噪比。
廣義理解的MIMO，指的是同時支持多層傳輸數(shù)據(jù)流傳輸?shù)倪@樣一種空分復(fù)用方式。但是有時候，比如 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 說5G中的massive MIMO，指的是波束管理beamforming技術(shù)。MIMO技術(shù)最基本的原理。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 可以圍繞以下三點進(jìn)行理解：
1、為什么可以用多個天線分別獨立傳輸不同的數(shù)據(jù)流呢？
2、此時如何保證它們互不不干擾？
3、為什么在接收端可以恢復(fù)出來？
為了更容易理解MIMO的基本原理， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 第一時間看下mimo的數(shù)學(xué)模型：
圖片來源：ShareTechnote
■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 假設(shè)此時兩個數(shù)據(jù)流同時到達(dá)，比如說兩個TB，分別由兩個天線單獨發(fā)送，兩路發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)過無線信道系統(tǒng)，到達(dá)兩個接收天線，收端順利獲得數(shù)字信號處理，把兩個流的數(shù)據(jù)分別獨立恢復(fù)出來。需要注意的是：在發(fā)送端，兩路信號的RF端調(diào)制的時候采用的是同一個頻率段，比如5G 100M情況下,那兩路信號都是采用100M帶寬。僅僅是增加了天線數(shù)。
Note:這個模型的實現(xiàn)要求收發(fā)天線數(shù)需要大于等于流數(shù)。
對于多數(shù)據(jù)互不干擾的原因， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 可以先假設(shè)有這樣一種情況：兩路信號在空間傳輸?shù)臅r候經(jīng)歷的是兩條不相關(guān)的信道或者說是完全正交的信道，所以傳輸?shù)臅r候也是完全正交的，能夠做到互不干擾。
從數(shù)學(xué)模型的角度可以這樣解釋：
其中Y是 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 收到的兩路數(shù)據(jù)，H是信道矩陣，即信道參數(shù)的集合。X是 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 發(fā)送的兩路數(shù)據(jù)流。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 的目的：由收到的Y1/Y2順利獲得計算得到兩路互不干擾的X1/X2。
由上圖可以看出來，計算出X的直接方法是求H的逆，此時發(fā)送數(shù)據(jù)=信道H的逆*接收數(shù)據(jù)。
那么，這里的信道矩陣H是如何得到呢？
信道矩陣H第一時間應(yīng)該采用參考信號估計出來，參考信號其實就是一些訓(xùn)練序列，是先驗已知的信號，無論是4G/5G ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 都需要用這樣的參考信號去估信道。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 還是根據(jù)如下公式先將H計算出來：
此時不僅Y是已知的，X也是已知的訓(xùn)練序列（參考信號）。
當(dāng)收端把H求出來以后，通常 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 的接收機(jī)有兩種做法：
1、收端立即把H反饋給發(fā)端，發(fā)端據(jù)此對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（預(yù)編碼）；（閉環(huán)）
2、收端不反饋H,直接計算相應(yīng)時頻資源內(nèi)發(fā)送的未知數(shù)據(jù)信號X；(開環(huán))
關(guān)于參考信號RS的說明：
由于移動通的信道條件隨時間/距離改變而變化。從時間軸來看，比如由某個子幀，某個時隙的某個參考信號計算出的H，與該時隙附近的其他參考信號計算出來的H并無太大變化。但時間繼續(xù)拉長，可能大有不同，此時就不能重復(fù)使用前面的H。所以 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 在系統(tǒng)設(shè)計的時候需要考慮參考信號的密度。密度越大，H較準(zhǔn)，誤碼率較低。但是密度太大也會占用 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 的頻帶資源，比如5g就優(yōu)化了參考信號的設(shè)計，不再使用CRS，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
H矩陣的秩Rank，實現(xiàn)雙流傳輸?shù)臈l件
根據(jù)mimo的數(shù)學(xué)信道模型， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 可以得出以下二元一次方程組：
此時想要解出,則必須要求：
舉個例子：2*x_1+3*x_2=y_1
4*x_1+6*x_2=y_2
此時無法解出x_1/2，因為系數(shù)矩陣是線性相關(guān)的。此時信道矩陣的秩=1，但是假設(shè)矩陣元素依次2/3/4/5則可以解析出來，此時矩陣的秩=2。其實秩的大小就是能獨立傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流數(shù)。
為了能夠解析出發(fā)送數(shù)據(jù)，面臨的問題是：
需要取得一個不相關(guān)的信道矩陣；
需要求出信道H的逆，但實際情況是并不是所有的矩陣的逆都存在；
矩陣求逆是一個復(fù)雜的過程。
因此， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 需要對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使得收端在解碼的時候無需求信道H的逆便可解析出X。
方法：SVD,將H分解為三個矩陣，如下圖所示:
而是一個對角矩陣，因此，如下圖所示，這就可以簡單的求出發(fā)送數(shù)據(jù)了。
以上就是 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技小編為您整理的課堂的所有內(nèi)容，感謝您的來方訪。
關(guān)注微博
關(guān)注微信
關(guān)注公眾號
關(guān)注抖音號