MIMO(Multiple-Input，Multiple-Output，多進多出)技術是近幾年無線通信領域出現的革命性的新技術。理論上可以在不消耗額外空口資源(時間、頻率)的基礎上成倍地提高系統容量和頻譜效率。
基本介紹
- 中文名：多進多出通信
- 外文名：Multiple-Input，Multiple-Output
- 簡稱：MIMO
- 定義：不消耗資源提高頻譜效率
- 時間：20世紀
- 套用學科：通信科技
概述,MIMO技術的分類,MIMO天線,室內MIMO天線,室外MIMO天線,
概述
MIMO(Multipie Input Multiple Output)是指網路資料通過多重切割之後，經過多重天線進行同步傳送，由於無線訊號存傳送的過程當中，為了避免發生干擾起見，會走不同的反射或穿透路徑，因此到達接收端的時問會不一致。為了避免資料不一致而無法重新組合，因此接收端會同時具備多重天線接收，然後利用DSP重新計算的方式，根據時間差的因素將分開的資料重新組合，然後傳送出正確且快速的資料流。
由於傳送的資料經過分割傳送，不僅單一資料流量降低，可拉高傳送距離．又增加天線接收範圍，因此MIMO技術不僅可以增加既有無線網路頻譜的資料傳輸速度，而且又不用額外占用頻譜範圍，更重要的是還能增加信號接收距離。所以不少強調資料傳輸速度與傳輸距離的無線網路設備，紛紛開始拋開對既有Wi—Fi聯盟的兼容性要求，而採用MIMO的技術，推出高傳輸率的無線網路產品。
MIMO技術簡稱是多進多出技術，是在20世紀末美國的貝爾實驗室提出的多天線通信系統，在發射端和接收端均採用多天線(或陣列天線)和多通道。因此MIMO產品多數都不只一根天線。MIMO無線通信技術的概念是在任何一個無線通信系統，只要其發射端和接收端均採用了多個天線或者天線陣列，就構成了一個無線MIMO系統。MIMO無線通信技術採用空時處理技術進行信號處理，在多徑環境下，無線MIMO系統可以極大地提高頻譜利用率。增加系統的數據傳輸速率。MIMO技術非常適用於室內環境下的無線區域網路系統使用。採用MIMO技術的無線區域網路系統在室內環境下的頻譜效率可以達到20～40b/S/Hz；而使用傳統無線通信技術在移動蜂窩中的頻譜效率僅為1～5b/s/Hz，在點到點的固定微波系統中也只有10~12b/s/Hz。
MIMO一詞泛指任何在傳送器部分具有多重輸入，在接收器部分具有多重輸出的系統。它不是單一概念，是由多種無線射頻技術所組成，因此必須充分了解MIMO的運作和效能。當套用於WLAN時，有些MIMO技術能與現時的WLAN標準(如802．11 a、802．11 b與802．1lg)相兼容，因而能擴充其傳輸范同；相反，有些MIMO技術則只能用於與一般WLAN標準不相容的MIMO裝置。
MIMO技術的分類
MIMO技術可以看作所有多天線傳輸技術的總稱，不同的MIMO技術可以看作MIMO理論在現實條件中的不同實現方式。對MIM0技術的分類方法也不盡相同，從不同的角度出發，可以進行不同的分類。普遍的分類方法，即分為單用戶MIMO技術和多用戶MIMO技術兩大類。
單用戶MIMO技術是指用於增強單用戶傳輸性能的MIMO技術。單用戶MIMO技術又可以分為兩大類：空時編碼(Space-Time Coding，STC)和空間復用(SpatialMultiplexing，SM)。這兩種MIMO技術是從不同的出發點設計的，有截然不同的發展歷史。前一種技術主要是AT&T實驗室在早期的傳送分集技術基礎上發展起來的，包括空時格線碼和空時塊碼兩類，這種技術的出發點是利用發射分集以提高無線鏈路的魯棒性(Robustness)。後一種技術主要指Bell實驗室發明的BLAST技術，其出發點是利用MIMO信道的特性以提高無線鏈路的容量，這種技術的前身與其說是空間分集技術，不如說是多用戶檢測技術。即可以看作是將多用戶的數據流用於一個用戶，但用不同的天線傳送，通過空間復用實現多數據流的並行傳送，以提高數據率。
多用戶MIM0技術是指利用空間分集實現多用戶傳輸的MIMO技術，這種技術由於通過空間分集實現了多址，又可以稱為空分多址(SDMA，Space-Division Multiple Access)技術。SDMA技術又可以分為兩大類：多用戶MIMO(MU-MIMO)技術和波束賦形(Beamforming)技術。這裡的MU-MIMO技術特指SM技術的多用戶版本，傳統的SM技術是指單用戶的多數據流通過多天線並行傳送，而MU-MIMO是將多天線分配給多個用戶，每個用戶占用一個或多個天線，以實現多用戶復用。Beamforming技術又稱為智慧型天線技術，這種技術是通過傳送信號進行線性變換，實現多用戶的空分多址。傳統的Beamforming技術又稱為波束輪(Beam Steering)技術，即固定的波束賦形。現在的智慧型天線技術通常指採用特徵值賦形的動態的Beamforming技術。
另外，Beamforming不一定用於區分多個用戶，也可以用於區分SM傳送的多個層(layer)，這種由Beamforming和SM合併形成的自適應MIMO技術可以根據信道的變化靈活地選擇Beam的數量和layer的數量，是目前最適於移動寬頻接人系統的MIMO技術。
MIMO天線
對吞吐量和容量需求不斷增加的無線網路，使用802．11n接入點已經成為必然。802．11n不只在室內的網路普遍套用，也開始套用於室外點對點無線網路。M1MO天線選擇和安裝工作在這些環境中是非常重要的。
室內MIMO天線
關於室內的MIMO接入點，通常很少涉及天線問題。許多新型的企業級MIMO接入點都有集成天線，沒有突出在AP以外的天線。如果AP沒有集成天線，MIMOAP上可能有三個全向天線直接。這些天線有些可拆卸，並可以選擇更高增益的全向天線。
安裝或配置MIMO天線與分集天線不同，你並不希望天線處於在相同方向。一個天線應垂直，其他兩根天線應該傾斜。傾斜角度也是需要討論的一個話題。室內環境可能存在很多反射表面，環境本身就能提供必要的多徑信號。把天線傾斜30°～45°的做法可能是個好主意。任何兩根天線都不應該處於相同的方向。傾斜天線的目標是幫助創建多徑環境，但你可能不想改變天線的覆蓋模式。
室外MIMO天線
大多數室外MIMO接入點每個射頻卡都有兩根天線。正如室內AP，多徑可以被MIMO設備利用提供更高的數據率。因此，在保證相同的射頻覆蓋範圍的同時如何改變兩根天線的輻射路徑成為關鍵。在室外環境中，達到這個目標需要更多的支持及技術手段，通常由網路設計者和安裝者來選擇和布置天線。因此許多AP和天線製造商設計出了全向和定向MIMO天線。
為了彼此區分兩個信號，定向MIMO天線將兩個天線單元納入一個物理天線中，一個垂直極化固定，另一個水平極化固定，並用兩個連線頭接到接入點上。如果該接入點是多頻的，每個頻率的射頻模組都有兩個天線連線頭。請注意一定要確保同一天線的兩根電纜與同一個射頻模組接頭相連。
要提供全向的MIMO覆蓋，可以利用特別的成對全向天線。每對全向天線都由一個垂直極化的全向天線和一個水平極化的全向天線組成。因為舊式的非802．11n接入點使用全向天線時，需要購買相同類型的天線。但室外MIMO全向天線由於每個天線有不同的極化方向，通常具有不同的長度和寬度。如果不熟悉這些天線對，單看不同的天線外形，你可能以為寄錯了產品。
