MIMO技術(shù)的工作原理及其在無線通信中的應(yīng)用

林錫俊

【摘要】 在目前我國的通信領(lǐng)域中，MIMO技術(shù)作為一種非常重要的無線傳輸通訊方式，受到廣泛關(guān)注。MIMO技術(shù)通過寬帶和功率的便利條件，提高無線通信容量和頻率，使人們享受到高速網(wǎng)絡(luò)移動通信時(shí)代的特點(diǎn)。隨著無線傳輸通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，因而對MIMO技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地分析與研究。在本文中，對MIMO技術(shù)進(jìn)行了整體概述，介紹了MIMO技術(shù)所涉及的概念、原理等，并且談?wù)摿舜朔N技術(shù)在現(xiàn)代都市無線傳輸通訊系統(tǒng)中的發(fā)展與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 通信領(lǐng)域 MIMO技術(shù) 便利 原理 應(yīng)用

當(dāng)今社會是一個(gè)高效率的信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，隨著科技的飛速發(fā)展，使人們對于數(shù)據(jù)信息的獲取更加關(guān)注。對于不同發(fā)展的數(shù)據(jù)信息，比如：無線局域網(wǎng)、蜂窩通信等，它們的容量都呈不斷增長的趨勢。相比有線通信，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)存在很多不足和問題，使其獲得的數(shù)據(jù)信息不可靠、不可信，直接影響著信息的傳輸速度以及質(zhì)量。在不改變寬帶、功率的情況下解決多徑衰落，是目前數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中值得關(guān)注的問題。因此，引進(jìn)MIMO技術(shù)以期解決問題，目前，MIMO技術(shù)得到了比較高的評價(jià)、被較為廣泛的運(yùn)用。

一、MIMO技術(shù)概述

從MIMO技術(shù)的歷史發(fā)展來看，早在20世紀(jì)初，馬可尼提出了MIMO技術(shù)，至今，此技術(shù)在已經(jīng)發(fā)展了很多年，后來，1970年前后將其運(yùn)用到了通信系統(tǒng)中，針對當(dāng)時(shí)的通訊發(fā)展情況，這種技術(shù)的引進(jìn)對于當(dāng)時(shí)社會發(fā)展起到了巨大影響作用。20世紀(jì)90年代，無線通訊全球化，MIMO技術(shù)在很多領(lǐng)域得到很好的發(fā)展，比如：天線系統(tǒng)等。而后出現(xiàn)了復(fù)合技術(shù)，將此技術(shù)與平坦衰落并用，發(fā)揮了其重要價(jià)值。

從MIMO的概念角度來看，MIMO技術(shù)的中文全稱為多輸入多輸出系統(tǒng)，英文全稱是Multiple-Input Multiple-Output，應(yīng)用于天線無線通訊。在其發(fā)射信號與接收信號的位置采用幾根發(fā)射天線與接收天線，以保證信號在發(fā)射信號端與接收信號端通過天線進(jìn)行信號的良好傳輸、發(fā)射與接收，最終，提高數(shù)據(jù)信息傳輸質(zhì)量[1]。MIMO技術(shù)可以通過采用空間的資源，不同天線進(jìn)行多方面、多方位的發(fā)射與接收，更重要的是，它可以在不改變頻率與功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通訊系統(tǒng)的容量，此優(yōu)點(diǎn)令MIMO技術(shù)成為通信系統(tǒng)的主力技術(shù)。

從MIMO的原理角度來看，MIMO技術(shù)是將多根發(fā)射、接收天線安裝在相應(yīng)的發(fā)射與接收端，從此實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收端的多根天線的數(shù)據(jù)信息傳輸與接收，此過程會大大提高數(shù)據(jù)通訊質(zhì)量。在不改變頻率與功率的基礎(chǔ)上，充分的使用空間資源，實(shí)現(xiàn)多根天線發(fā)射、多根天線接收，從而，成倍數(shù)的提高通訊信息的容量。采用MIMO技術(shù)的過程中，無線通訊系統(tǒng)被反射出不同的信號，不同的信號會產(chǎn)生不同的空間流，而單輸送系統(tǒng)僅可以一次接受或發(fā)送一個(gè)空間流，受到了局限，MIMO技術(shù)可以解決這樣的問題，接收和發(fā)送多個(gè)空間流，全面掌控不同方位信號，提高容量、可靠性，從而提升資源的性能，擴(kuò)寬了無線系統(tǒng)使用的范圍。

二、MIMO技術(shù)運(yùn)用于無線通訊

第一，用于無線寬帶移動通信系統(tǒng)。對于容量的要求越來越高，在無線寬帶移動通信系統(tǒng)中采用MIMO技術(shù)，在發(fā)射與接收位置安裝多根天線，擴(kuò)大覆蓋面、增加接收與發(fā)射信息數(shù)據(jù)。

第二，用于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的蜂窩移動通訊系統(tǒng)中存在著問題，采用MIMO技術(shù)與傳統(tǒng)通訊系統(tǒng)相結(jié)合，傳統(tǒng)系統(tǒng)屬于單方向發(fā)射單方向接收系統(tǒng)，而MIMO技術(shù)可以進(jìn)行多方面甚至全方面收集數(shù)據(jù)信息，相對特點(diǎn)而言，MIMO技術(shù)更具有發(fā)展前景。

第三，將傳統(tǒng)天線系統(tǒng)結(jié)合，發(fā)揮重要作用。舊式天線系統(tǒng)能夠解決衰落方面的問題，在居民的用戶小區(qū)有較好的應(yīng)用。將舊式天線系統(tǒng)與MIMO技術(shù)結(jié)合，可以有效的提高系統(tǒng)的容量，使小區(qū)居民生活更加方便。

第四，用于雷達(dá)。將MIMO技術(shù)運(yùn)用于雷達(dá)方面，收獲了比較好的成果，在應(yīng)用過程中，采用不同天線發(fā)射正交波形[2]，并且這些波形都是不同的，它們形成比較廣泛的覆蓋面，經(jīng)過一段時(shí)間，通過相干積累，從而獲得比較高的信噪比。

第五，用于無線通訊。MIMO技術(shù)在無線通訊領(lǐng)域是重要技術(shù)支持，在不斷地發(fā)展中，此技術(shù)也越來越廣泛普及使用。隨著社會中天線數(shù)目的不斷增多，對于MIMO技術(shù)的難度要求也越來越高，而限制了天線的數(shù)目會影響到技術(shù)的使用，因而，需要再繼續(xù)完善MIMO技術(shù)。

三、MIMO技術(shù)應(yīng)用于無線通訊的意義

在研究MIMO技術(shù)的發(fā)展過程中，其中有兩次重大的轉(zhuǎn)折。第一次發(fā)生在2002年的十月份，全球第一顆BLAST芯片的問世，在貝爾實(shí)驗(yàn)室中，研究人員將其與MIMO技術(shù)相結(jié)合，使其具有更高速數(shù)據(jù)傳輸速度，加快了人們網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)生活。第二次是在2003年8月份，提出了AGN100Wi-Fi，將其與MIMO技術(shù)結(jié)合，形成了第一款多方位發(fā)射與接收的產(chǎn)品，在保持了兼容性的同時(shí)，提高了Wi-Fi的速度。多輸入多輸出系統(tǒng)是一種應(yīng)用于無線通訊中的天線技術(shù)，此技術(shù)可以在發(fā)射與接收處安裝多根天線，全方位發(fā)射與接收信息數(shù)據(jù)，并且在保證頻率與功率的基礎(chǔ)上，提高數(shù)據(jù)傳輸速率[3]。傳統(tǒng)的通訊過程中，僅采用單一的傳輸方式，這樣的形式在很多特殊地區(qū)不適合，比如：建筑物、峽谷等，造成信號衰減等現(xiàn)象。通過MIMO技術(shù)可以減少相似的傳播干擾，并且得到了廣泛的應(yīng)用，例如：電視、手機(jī)等。

信息化快速的時(shí)代發(fā)展，人們對于信息的傳播速度與容量的要求也相對越來越高，傳統(tǒng)的單方向傳輸數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)會為人們網(wǎng)絡(luò)移動通訊生活帶來不便，面對這樣的情況，加快信息化進(jìn)程，需要提高數(shù)據(jù)傳輸速度，因此，廣泛使用MIMO技術(shù)。對于不同發(fā)展的數(shù)據(jù)信息，比如：無線局域網(wǎng)、蜂窩通信等，它們的容量都呈不斷增長的趨勢。相比有線通信，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)存在很多不足和問題，使其獲得的數(shù)據(jù)信息不可靠、不可信，直接影響著信息的傳輸速度以及質(zhì)量。在不改變寬帶、功率的情況下，為了解決多徑衰落的相關(guān)問題，是目前數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中值得關(guān)注的問題，因此，引進(jìn)MIMO技術(shù)以期解決問題。MIMO技術(shù)得到了比較高的評價(jià)、被較為廣泛的使用，比如：用于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)、無線寬帶移動通信系統(tǒng)、雷達(dá)、無線通訊、將傳統(tǒng)天線系統(tǒng)結(jié)合，發(fā)揮重要作用等。對當(dāng)今社會的高速率網(wǎng)絡(luò)的要求，傳統(tǒng)通訊技術(shù)顯然無法實(shí)現(xiàn)，因此，需要采用新的通訊技術(shù)以期達(dá)到人們的網(wǎng)絡(luò)要求標(biāo)準(zhǔn)。我國的通信領(lǐng)域中，MIMO技術(shù)作為一種非常重要的無線傳輸通訊技術(shù)，受到廣泛關(guān)注。MIMO技術(shù)通過寬帶和功率的便利條件，提高無線通信容量和頻率，使人們享受到高速網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的特點(diǎn)。隨著無線傳輸通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，需要對MIMO技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地分析與研究。

四、結(jié)束語

綜上所述，MIMO技術(shù)是一種現(xiàn)代無線傳輸通訊技術(shù)，它為人們高速網(wǎng)絡(luò)生活提供了技術(shù)手段?；趯Ξ?dāng)今社會的高速率網(wǎng)絡(luò)的要求，傳統(tǒng)通訊技術(shù)顯然無法實(shí)現(xiàn)，因此，需要采用新的通訊技術(shù)以期達(dá)到人們的網(wǎng)絡(luò)要求標(biāo)準(zhǔn)。MIMO技術(shù)受到了人們的關(guān)注，此技術(shù)在保證寬帶以及功率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了高速率網(wǎng)絡(luò)，防止很多若信號的干擾，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，成為了核心技術(shù)，為我國無線通訊局域網(wǎng)發(fā)展提供有利因素。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]甄曉瑜.MIMO技術(shù)的工作原理及其在無線通信中的應(yīng)用[J].科技展望，2015（23）：14-14.

[2]佘遠(yuǎn)俊.初論MIMO技術(shù)及其在無線通信中的運(yùn)用[J].中國新通信，2014（7）：60-60.

[3]趙海龍，張健，周劼等.下一代無線通信關(guān)鍵技術(shù)及其在遙測中的應(yīng)用[J].信息與電子工程，2012，10（1）：1-6.