MIMO引领无线通信驶上高速公路

在未来的宽带无线通信系统中，存在两个最严峻的挑战：多径衰落信道和带宽效率。其中，多径衰落的问题可以通过OFDM（正交频分复用）技术解决。而MIMO（多入多出）技术能够在空间中产生独立的并行信道，同时传输多路数据流，这样就有效地提高了系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。另外，最近在很多的无线网络产品展示和技术介绍中常常出现的一个技术名词就是MIMO，那么到底什么是MIMO技术呢？

MIMO就是MultipleInputMultipleOutput。从字面上来讲，就是指无线网络信号通过多重天线进行同步收发，所以可以提高数据的传输速率。然而比较正确的解释，应该是，网络数据通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线信号在传送的过程中，为了避免发生干扰，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间不一致。为了避免数据不同步而无法重新组合，因此接收端有多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的数据重新组合，然后传送出正确且快速的数据流。由于传送的数据经过分割传送，不仅单一数据流量降低，可延长传送距离，而且还拓展了天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以加快既有无线网络频谱的数据传输速度，而且又不用额外占用频谱，更重要的是，还能延长信号接收距离。从这个角度讲，MIMO无疑是给无线传输开辟了多条车道，同时又保证了高速度和高效率，真正让无线通信驶上了高速公路。

事实上，MIMO技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它抗衰落。在上世纪70年代，有人提出将多入多出技术用于通信系统，对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动作用的工作则是90年代由AT＆TBell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下MIMO的容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法--对角－贝尔实验室分层空时（D－BLAST）算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直－贝尔实验室分层空时（V－BLAST）算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20bps/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大关注，并使多入多出的研究工作得到了迅速发展。用一句话说，MIMO系统就是利用多天线抑制信道衰落的系统。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（单进单出）系统，MIMO还可以包括SIMO（单进多出）系统和MISO（多进单出）系统。

基于这样的技术优势，许多厂商纷纷致力于基于MIMO技术的无线网络产品的研发以及新一代移动通信系统的研究，MIMO技术得到了广泛应用。

早在2003年8月，AirgoNetworks就推出了AGN100Wi－Fi芯片组，并称其是世界上第一款集成了MIMO技术的批量上市产品。AGN100使用该公司的多天线传输和接收技术，将Wi－Fi速率提高到每信道108Mbps，同时保持与所有常用Wi－Fi标准的兼容性。该芯片支持所有的802.11a、b和g模式，包括IEEE802.11工作组推出的最新标准（包括TGi安全和TGe质量的服务功能）。Airgo的芯片组和目前的Wi－Fi标准兼容，支持802.11a、b和g模式，使用三个5GHz和三个2.4GHz天线，使用Airgo芯片组的无线设备可以和以前的802.11设备通信，甚至可以在以54Mbps的速率和802.11a设备通信的同时还能以108Mbps的速率和Airgo的设备通信。凭借在提高系统频谱利用率方面卓越的性能表现，MIMO技术已经成为移动通信技术发展进程中受关注的课题。

随着芯片组的推出，各个厂商能借助其推出新的产品。在WLAN方面的应用就是一个比较典型的例子。当前的WLAN技术正面临着一些限制，如有限的带宽与发射功率、干扰、信号衰减以及多径效应（造成干扰的回波与反射）。幸运的是，现在出现了MIMO这种新的无线电设计和实现技术，成为解决问题的有效手段。MIMO可以改进WLAN的吞吐量、传输距离和可靠性，它是目前无线领域中一项关键的技术。在新一代WLAN标准802.11n尚未确定前，MIMO芯片发展十分迅速，三星电子宣布，即将推出两款内建MIMO的笔记本电脑，这是MIMO首次应用于笔记本电脑，这再次证明了MIMO在市场上的高接受度与成长性。

另外，在3GPP的高速下行分组接入方案中提出了基于MIMO技术的天线系统，这种系统在发送和接收方都有多副天线，可以认为是双天线分集的进一步扩展，但MIMO还引入编码重用（Codere－use）方法，用相同的信道编码和扰码调制多个不同的数据流，充分利用了移动通信空间资源。目前，朗讯、松下和NTTDoCoMo等公司都在积极倡导MIMO天线系统技术的应用。近几年来，还有许多机构在研究基于MIMO天线系统的空时编码技术，以期能降低设备的复杂度、提高处理能力，朝着最大程度利用空间资源的发展方向前进。由此可见，MIMO技术已经获得了广泛的应用并且已经深入人心。