MIMO天线设计0.ppt

MIMO天线技术
MIMO系统提出背景提升信道容量的方法MIMO系统工作过程
各个天线之间的距离足够大，防止信号间过大的相关性

任意无线信道是相互独立或具有很小的相关性MIMO技术是如何提高信道容量在收发天线之间形成了N×M信道矩阵H，在某一时刻t，信道矩阵为：SIMO信道容量（H已知）

为接收天线数目

接收天线对信道容量的增加贡献呈指数，信道情况知晓否对容量无明显影响MISO信道容量当天线数量较多时，系统容量可近似表达为：

B为信号带宽，p为接收端平均信噪比

该系统的容量随最小天线数目min（M,N)线性增长。

MIMO技术实质上是为无线通信系统提供一定的分集增益和复用增益。对于理想的随机信道，如果天线的空间和成本不受限制，MIMO系统就能提供无限大的容量。空间被当作一种能有效提供分集的资源，假设接收机具有多个天线，发射信号通过不同路径到达接收机，如果接收机的天线距离足够大（通常大于半个波长即可），那么接收信号将会经历不同的信道衰落，即每个接收信号可以看作独立的，从而提供空间分集。

空间分集实质上是通过信号通过不同路径获得的

收机端获得同一个多个独立衰落的信号，用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送在发射端，高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流，不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。

空间复用的优点是提高传输速率。
空时编码关键技术小结MIMO优点

在MIMO系统中，天线的数目和间距是影响系统参数的重要因素，在设计时应注意以下两点：

采用小型化天线，尽量减小天线尺寸；

将多副天线的功能集中到一副天线上，用一副天线来代替二副或多副天线。

设计思想：

改善方向图，控制（垂直，减小；水平，增大）波瓣宽度提高增益；

采用分集技术，减轻衰落的影响，获得分集增益，提高接收灵敏度；

改进天线结构，如减小天线尺寸。MIMO-OFDM
定义：OFDM是一种多载波调制技术，基本思想是将信道分成若干个正交子信道，然后将高速数据信号转换成并行的低速数据流，并调制到每个子信道上进行传输，在接收端分开正交信号并减少子信道间干扰。
优点：用多个天线传输不同子信道上的数据，可以大大降低无线宽带通信系统中接收机的复杂度。
多天线分布策略

定义：MIMO技术可以比较简单地直接应用于传统蜂窝移动通信系统，将基站的单
天线换为多个天线构成的天线阵列。
优点：MIMO智能天线分布策略,通过多天线基站分布优化来增强衰落独立性。
与传统阵列相比：
A阵元间距要足够B不要求方向性
C无须设计馈电电路D布局灵活

如图,基站通过天线阵列与小区内的具有多个天线的移动台进行MIMO通信。
为了提高系统容量，下一代的无线宽带移动通信系统将会采用MIMO技术。2021/10/10MIMO技术在雷达领域的应用
如图所示,在将远程预警机或卫星作为MIMO雷达的发射系统,通过在飞机、地面舰船、导弹或战车平台上布置一部MIMO雷达小型化接收系统。该雷达本身就是一部完整的收发分置MIMO雷达,可以分别对目标和干扰完成自适应以及自学习的观测和抑制。
MIMO技术在智能电网中的应用MIM0技术将在智能电网中实现以下几方面内容