实验研究表明,我们可以通过采用MIMO技术的方式，使室内传播的频谱效率提升到20～40bit/s/Hz，而传统无线通信在点到点的固定微波系统中是很低的，只有10～12bit/s/Hz的频谱效率，在移动蜂窝中更是只有1～5bit/s/Hz。

2  MIMO技术

2.1  MIMO技术研究背景

现代移动通信系统所追求的随心所欲的进行你想要的通信，并不断得尝试以更低的成本提供更高的数据通信速率，显然要实现此目标必须开发更高频谱效率的无线传输方式才有可能。当代无线通信技术发展得越来越快，遏制无线通信事业最迫不及待的问题就是频谱资源的严重不足。因此如何充分利用有限的频谱资源以及开发提高频谱利用率的办法，是通信事业界今后研究的永久的热点问题。达到尽可能高的频谱利用率已成为充满挑战的任务。从而促使人们不断开发更高效的编码和其他技术来提高频谱利用率。MIMO技术被认定为是移动通信在未来发展中提高传输速率和传输质量的一种重要手段。近年来，研究多天线及空时编码与调制技术已经成为无线通信系统的新宠，并且技术也日渐成熟。现如今，3G系统、4G系统、无线局域网IEEE 802.21协议和移动IEEE 802.11协议等已被带到空时处理里去，此外，在市场已上有通过空时技术制造出的产品。论文网

根据理论基础，可判断在发射端和接收端都在使用MIMO系统的条件下，MIMO系统的内在信道并行性可以促使整个系统容量以及其性能的大大提升。如果我们能从接收端准确地估算出信道信息，并确保在不同发射天线对之间存在相互独立的衰落情况，在一拥有发射天线X个和接收天线Y个的系统中，通信容量的增加与min（X,Y）的增加是成线性增长关系[1]。换一句话说，在同样的条件下，多天线系统的容量是单天线的min(X,Y)倍。所以该理论的提出为解决高速无线通信问题提供了一种全新的思维方式。

2.2  MIMO技术简介

MIMO,即无线信道中抑制信道衰落的方式是通过多个天线的收和发。无线信道中，多径衰落自身存在许多不足，例如会对码间造成干扰,这样，系统的性能衰弱。然而怎么样改善通信质量(误比特率或数据速率)这就对MIMO系统提出了挑战。

图2.1所示为MIMO系统的原理图。N个信息子流Ci(k),i=1,……,N是由传输信息流S(k)以信源为起点，再经空时编码后而成。这N个信息子流由N个天线发射出去后可以形成N信息子流,通过空间信道再由M个接收天线来接收。这些数据子流是由多天线接收机借空时编码处理技术分开并解码而成，这样可达到最优处理的目的。尤为重要的是，信道同时接收到N个子流，发送子流的每个信号都具有相同频带，因此带宽是不变的。每个用来发射接收天线间的通道是不相关联的，这样的话，MIMO系统即能够创造出多个并行空间信道，继而提高数据传输率也成为必然。

  MIMO系统原理图

MIMO系统可以优化多径无线信道与发射及接收视为一个整体,使得通信容量和频谱利用率得到提高。这种处理技术是接近最优的空时域联合的分集和干扰对消的技术。

在瑞利衰落信道环境下，并假设N、M很大,则信道容量可由以下公式表示[2]:

                                           (2-1)

其中:B为信道带宽;ρ为接收端平均信噪比;min(M,N)为M,N的较小者。

以上所述可得出,在功率以及带宽一定的情况下,MIMO系统的最大容量随最小天线数min(M,N)的增加而增加。

2.3  MIMO中的关键技术