空间相关信道下MIMO系统的天线选择及优化设计

图1 所示为mimo系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成n个信息子流ci(k)，i =1 ,…， n 。这n子流由n个天线发射出去，经空间信道后由m个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。 特别是，这n个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独立地传输信息，数据率必然可以提高。 mimo 将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化， 从而实现高的通信容量和频谱利用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。

1、3g中的mimo 应用 目前，对mimo 技术的研究工作己经进入了一个相对成熟的阶段。但至今为止，mimo 在蜂窝系统中还很少商业实现。除了多入单出的纯发分集方案，目前3g(3 generation ,第三代) 还没有采用任何的mimo 方案。影响mimo 系统大规模商业化的两个主要因素: 一是天线问题。在mimo 的系统设计中，天线的数目和间距是很重要的系统参数。对于终端而言1/ 2 波长间距足够保证非相关衰落，最大可能是使用两根天线，而对于手机而言，安装两根天线可能是个问题。这是因为目前手机设计的趋势是把天线放入盖子里以改进外表的吸引力，这就使得间隔的要求近乎苛刻。 二是接收机复杂度的问题。首先，接收机中对mimo 信道的估计使得复杂度增加。另外，复杂度还来自特别的rf(radio frequency ,射频) 、硬件和接收机高级分离算法。 系统与现有的非mimo 网络兼容问题、itu ( international telecommunication union ,国际电信联盟) 还没有统一的mimo 信道模型问题、考虑发射机的信道状态信息csi (channel status information)问题等等，也是需要考虑的。 2、mimo 技术的其它应用 mimo 技术己经广泛地应用在固定宽带无线接入领域中，采用mimo 的主要公司是iospan wire2less 和raze technologies。iospan wireless 的airburst 系统是基于mimo 一ofdm 正交频分复用的fdd(频分双工) 系统。raze technologies 的skyfir 系统也具有mimo 接口，并且可以用波束成形控制器来升级。