什么是MIMO技术(详解多进多出）

定义

MIMO（multiple input, multiple output）是一种用于无线通信的天线技术，其中在源（发射器）和目标（接收器）上使用多个天线。通信电路两端的天线组合在一起，通过使数据同时在多个信号路径上传输，最大限度地减少误差，优化数据速度并提高无线电传输的能力。

创建同一信号的多个版本为数据到达接收天线提供了更多机会，而不受衰落的影响，从而增加了信噪比和错误率。通过提高射频（RF）系统的容量，可以创建更稳定的连接并减少拥塞。

移动通信技术对用户的重要性

第三代合作伙伴项目 （3GPP） 在移动宽带标准第 8 版中添加了 。技术用于Wi-Fi网络和蜂窝第四代（4G）长期演进（LTE）和第五代（5G）技术，涉及广泛的市场，包括执法，广播电视制作和政府。它还可用于无线局域网 （WLAN），并受所有 802.11n 无线产品的支持。

通常用于高带宽通信，其中重要的是不受微波或RF系统的干扰。例如，它经常被第一响应者使用，他们在灾难或停电期间或蜂窝网络过载时不能总是依赖蜂窝网络。Wi-Fi 6 （ 也称为 802.11ax - 通过引入几项新技术来帮助消除与向网络添加更多 Wi-Fi 设备相关的限制，提高了无线连接的标准。Wi-Fi 7目前正在开发中，预计将于2024年发布。

在之前，还有其他类型的高级天线技术，具有不同的配置 - 最常见的是多输入，单输出（MISO）和单输入，多输出（SIMO）。 MIMO建立在这些技术之上。

MIMO的LTE应用

MIMO是最常见的无线形式之一，它在LTE和无线宽带技术标准全球微波接入互操作性（WiMAX>）的部署中发挥了关键作用。LTE 使用 MIMO 和正交频分复用 （OFDM） 将速度提高到每秒 100 兆位 （mbps） 及以上。这些价格是之前802.11a Wi-Fi提供的两倍。LTE使用MIMO进行传输分集，空间多路复用（传输空间分离的独立通道）以及单用户和多用户系统。LTE中的MIMO可实现更可靠的数据传输，同时提高数据速率。它在传输之前将数据分成单独的流。在传输过程中，数据和参考信号通过空气传输到已经熟悉这些信号的接收器，这有助于接收器进行信道估计。

MIMO和5G海量系统

MIMO通过在大规模新应用中的使用而不断升级和发展，因为无线行业正在努力容纳更多的天线、网络和设备。其中最突出的例子之一是5G技术的推出。这些大规模的5G MIMO系统使用许多小型天线来提高用户的带宽 - 而不仅仅是第三代（3G）和4G蜂窝技术的传输速率 - 并支持每个天线的更多用户。与使用频分双工（FDD）系统来支持多个设备的4G MIMO不同，5G大规模MIMO使用不同的设置，称为时分双工（TDD）。与FDD相比，这提供了许多优势（见下图）。

MIMO和波束成形

波束成形是一种射频管理技术，通过将广播数据聚焦到特定用户而不是大面积，最大限度地提高接收器的信号功率。借助 5G，三维 （3D） 波束成形可将垂直和水平波束形成并引导至用户。例如，即使设备位于高层建筑的顶部，这些设备也可以到达设备。光束可防止干扰其他无线信号，并在用户在整个给定区域移动时与他们保持联系。

大规模5G 系统中的3D波束形成在用户设备上形成和定向垂直和水平波束。

SU-MIMO和MU-MIMO

有两种主要类型的 MIMO：单用户 （SU） 和多用户 （MU）。在 SU-MIMO 系统中，数据流一次只能与网络上的一个设备进行交互。因此，无机位素系统的性能优于SU-MIMO。当许多用户尝试同时使用网络时，SU-MIMO 会出现问题。如果一个人正在上传视频，而另一个人正在开会，则数据流将阻塞，导致延迟或延迟飙升。在频谱的另一端，MU-MIMO的优势在于能够一次将多个数据集流式传输到多个设备。这些 系统有各种可能的配置，其中最常见的是 2x2、4x4、6x6 和 8x8。5G海量系统操纵这些配置来实现广泛的网络容量。

MIMO的主要优势

在其各种配置中，与 MISO 和 SIMO 的高级天线技术相比，MIMO 具有许多优势：

• MIMO 可实现更强的信号。它可以反弹并反射信号，因此用户设备不需要处于清晰的视线范围内。
• 视频和其他大规模内容可以通过网络大量传输。此内容的传输速度更快，因为 MIMO 支持更高的吞吐量。
• 许多数据流提高了视觉和听觉质量。它们还可以降低数据包丢失的机会。

大规模MIMO系统对未来的影响

• 高网络容量。 通过部署5G新无线电（5G NR），数据将传输给更多用户。MU-MIMO和5G NR使更多用户能够以相同的频率和时间速率访问数据。
• 覆盖面更广。 无论用户身在何处，即使在服务区域的边缘，他们很快就可以获得高速数据。使用3D波束成形，覆盖范围适应用户的运动和位置。
• 更好的用户体验 （UX）。 观看视频和上传内容更容易，更快捷。大规模 MIMO 和 5G 技术改变了用户体验。