MIMO：商機(jī)無限的無線寬帶通訊新技術(shù)
摘要 ：本文簡要介紹了無線寬帶通信熱點(diǎn)技術(shù)—MIMO的概念、特點(diǎn),并與其他技術(shù)進(jìn)行簡單比較從而分析其發(fā)展現(xiàn)狀和市場應(yīng)用前景。
隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)無線局域網(wǎng)性能和數(shù)據(jù)速率的要求也越來越高。在未來的無線寬帶通信系統(tǒng)中,存在著兩個(gè)最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：信道多徑衰落和頻譜效率。作為無線寬帶通信的基礎(chǔ)技術(shù)--正交頻分復(fù)用(OFDM)能夠解決多徑衰落問題,在帶寬和功率不受限的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)人們期待的高速率,但對(duì)帶寬和功率受限的無線局域網(wǎng)系統(tǒng)就不太適合了。而多入多出(MIMO)技術(shù)能能夠在空間中產(chǎn)生獨(dú)立的并行信道,同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù)流,這樣就有效地提高了系統(tǒng)的傳輸速率,即在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下增加頻譜效率。因此MIMO與OFDM的結(jié)合將成為適應(yīng)下一代無線局域網(wǎng)發(fā)展要求的關(guān)鍵技術(shù),在未來幾年中,該技術(shù)的相關(guān)研究工作將進(jìn)一步受到重視,特別在無線局域網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究將成為熱點(diǎn)。二者相輔相成,催生了無線寬帶通信技術(shù)廣闊市場。
那么到底什么是MIMO技術(shù)呢？
MIMO就是Multiple Input Multiple Output的縮寫,顧名思義是多輸入、多輸出的意思。無線網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)通過多重切割之后,經(jīng)過多重天線進(jìn)行同步傳送;由于無線信號(hào)在傳送的過程中,易受多種因素的影響和干擾,會(huì)走不同的反射或穿越路徑,因此到達(dá)接收端的時(shí)間不一致。為了避免數(shù)據(jù)不同步而無法重新組合,接收端由多重天線接收,對(duì)接收信號(hào)利用DSP重新計(jì)算的方式,根據(jù)時(shí)間差的因素,將分開的數(shù)據(jù)重新組合后輸出正確且快速的數(shù)據(jù)流。由于無線傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)過分割傳送,不僅單一數(shù)據(jù)流量降低,可延長傳送距離,而且還拓展了天線接收范圍。因此MIMO技術(shù)不僅可以加快既有無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的數(shù)據(jù)傳輸速率,又不用額外占用頻譜,更重要的是,還能延長信號(hào)接收距離。從這個(gè)角度講,MIMO無疑相當(dāng)于給無線傳輸開辟了多條車道,同時(shí)又保證了高速度和高效率,真正讓無線通信駛上了信息高速公路。
MIMO技術(shù)是如何運(yùn)作的呢？
在圖1中簡要說明了MIMO運(yùn)作的方式。
圖1 MIMO系統(tǒng)的運(yùn)作方式
MIMO系統(tǒng)將一個(gè)數(shù)據(jù)流分為數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)流;2. 每個(gè)數(shù)據(jù)流被模塊化編碼;3. 通過不同的射頻天線鏈,同時(shí)在同一頻率信道中被傳送;4. 經(jīng)由多徑反射后,每一個(gè)接收天線射頻鏈都有多個(gè)傳送數(shù)據(jù)流的線性匯整;5. 在接收器中使用MIMO算法將這些數(shù)據(jù)流分開,算法是依每個(gè)發(fā)射器和接收器之間的所有信道來做估算。
每個(gè)多徑路線可以被視為是創(chuàng)建多重“虛擬線路”的單個(gè)信道,它們都能用來傳送信號(hào)。MIMO的多個(gè)空間性分離的天線可以充分利用由多徑創(chuàng)建的虛擬線路,并傳送更多數(shù)據(jù)。除了讓傳輸速率倍增外,由于每個(gè)接收天線對(duì)于單個(gè)傳送數(shù)據(jù)流都進(jìn)行計(jì)算,傳輸范圍也因此能增加,這也是天線多樣性的一種優(yōu)點(diǎn)。
圖2示出一個(gè)基本的MIMO-OFDM發(fā)射器流程。圖中顯示主要的處理模塊包括數(shù)字(綠色)、模擬(**)和混合信號(hào)(藍(lán)色)等功能。有兩個(gè)發(fā)射器天線和兩組在一起的OFDM調(diào)制器、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)、模擬調(diào)制器(RF前端)、功率放大器(PA)和全向性(omni-patterned)天線。雙天線MIMO發(fā)射器是一個(gè)由兩組同一來源的模擬鏈(DAC和RF電路)及全向性天線組成的數(shù)字調(diào)制器,因此, MIMO-OFDM的傳輸和兩個(gè)在相同信道中同步的OFDM傳輸是完全一樣的,只不過傳送的是不同
