4G中的MIMO智能天线技术

　　1.MIMO系统的发射方案

　　MIMO系统的发射方案主要分为两种类型：最大化数据率的发射方案（空间复用SDM）和最大化分集增益的发射方案（空时编码STC）。最大化数据率发射方案主要通过在不同天线发射相互独立的信号实现空间复用。空时编码的方案是指在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率，它通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度，从而使信号在接收端获得分集增益，但空时编码方案不能提高数据率。

　　（1）空时编码 一些文献中给出了大量的发射机制，这些机制分别可以使频谱效率最大、速率最高、信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）最大，它们都依赖信道状态信息（CSI，Channel State Information）在发射端和接收端的已知程度。CSI在接收端通过信道估计可以获得，然后，通过反馈可以通知发射端。

　　对于发射端不需要CSI的发射机制，可以引入空时编码或者采用空间复用增益来利用空间维数。空时编码主要分为空时格码和空时块码。接收到的信号通过最大似然（ML，Maximum Likelihood）译码器进行检测。最早的空时编码是空时格码STTC（Space-Time Trellis Code），在这种方式下，接收端需要多维维特比算法。STTC可以提供的分集等于发射天线的数目，提供的编码增益取决于码字的复杂度而无需牺牲带宽效率。空时分组编码（STBC，Space-Time Block Code）可以提供与STTC相同的分集增益，但是它没有编码增益。又由于STBC在译码时只需要线性处理，因此，通常都使用STBC。空时编码技术一般假设CSI在接收端是完全已知的，当CSI在两端都未知时，提出了酉空时编码和差分空时编码。

　　（2）空间复用 空间复用是指在发射端发射相互独立的信号，在接收端用ZF，MMSE，ML，V-BLAST[3]等方法进行解码。它能最大化MIMO系统的平均发射速率，可牺牲一些数据率获得更高的分集增益。