MIMO技術(shù)稱為多入多出（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)，同時也可以稱為多發(fā)多收天線(MTMRA，Multiple Transmit Multiple Receive Antenna)技術(shù)。MIMO技術(shù)基本原理是在發(fā)射端和接收端分別使用多個發(fā)射天線和接收天線，并能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號，還可以在不增加帶寬與發(fā)射功率的前提下，提高系統(tǒng)容量、覆蓋范圍和信噪比、改善無線信號的傳送質(zhì)量，MIMO技術(shù)與傳統(tǒng)的信號處理方式的不同之處在于其同時從時間和空間兩個方面研究信號的處理問題。
MIMO技術(shù)原理示意圖
在如今智能化設(shè)備日益增長的大環(huán)境下，MIMO技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用可謂相當(dāng)關(guān)鍵。我們可根據(jù)不同條件、不同的無線環(huán)境采用不同的工作模式，協(xié)議中定義了以下七種MIMO的工作模式：
（1）單天線工作模式：也就是我們熟知的SISO（Single-Input Single-Output）系統(tǒng)，使用單個天線發(fā)射信號和單個天線接收信號。
（2）開環(huán)發(fā)射分集：利用復(fù)數(shù)共軛的數(shù)學(xué)方法，在多個天線上形成了彼此正交的空間信道，發(fā)送相同的數(shù)據(jù)流，提高傳輸可靠性。
（3）開環(huán)空間復(fù)用：在不同的天線上人為制造“多徑效應(yīng)”，一個天線正常發(fā)射。其他天線引入相位偏移環(huán)節(jié)。多個天線的發(fā)射關(guān)系構(gòu)成復(fù)矩陣，并行地發(fā)射不同的數(shù)據(jù)流。這個復(fù)矩陣在發(fā)射端隨機(jī)選擇，不依賴接收端的反饋結(jié)果，就是開環(huán)空間復(fù)用。
（4）閉環(huán)空間復(fù)用：發(fā)射端在并行發(fā)射多個數(shù)據(jù)流的時候，根據(jù)反饋的信道估計(jì)結(jié)果，選擇制造“多徑效應(yīng)”的復(fù)矩陣，就是閉環(huán)空間復(fù)用。
（5）MU-MIMO：允許發(fā)射端同時和多個用戶傳輸數(shù)據(jù)。
（6）閉環(huán)RANK=1預(yù)編碼：也就是空間分集技術(shù)，作為閉環(huán)空間復(fù)用的一個特例，只傳輸一個數(shù)據(jù)流，也就是說空間信道的秩Rank=1。這種工作模式起到的是提高傳輸可靠性的作用，實(shí)際上是一種發(fā)射分集的方式。
（7）波束成型：波束成型又稱為智能天線，通過對多個天線輸出信號的相關(guān)性進(jìn)行相位加權(quán)，使信號在某個方向形成同相疊加，在其他方向形成相位抵消，從而實(shí)現(xiàn)信號的增益。
MIMO系統(tǒng)可以在高信噪比條件下提高信道容量，并且能夠在開環(huán)，即發(fā)射端無法獲得信道信息的條件下使用，還可以在不增加帶寬和天線發(fā)射功率的條件下提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。
利用MIMO信道提供的空間復(fù)用技術(shù)可以極大地增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時也可以增加數(shù)據(jù)無線傳輸速率。
隨著5G時代的到來，遠(yuǎn)程通信的流量增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了無線通信網(wǎng)絡(luò)容量的增長，而MIMO技術(shù)在信道矩陣滿秩的情況下，適當(dāng)增加天線數(shù)量以提高信道容量和減少發(fā)射功率，以此滿足了無線通信業(yè)務(wù)需求。因此天線在后續(xù)的無線通信技術(shù)演進(jìn)過程中成為不可缺的一部分，如今的5G技術(shù)也應(yīng)用其后續(xù)演進(jìn)的Massive MIMO（大規(guī)模MIMO技術(shù)），并成為5G技術(shù)中至關(guān)重要的一環(huán)。
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