探究300M的秘密无线网络MIMO技术浅谈

来源：中关村在线作者：出处：巧巧读书 2008-04-08 进入讨论组

　　MIMO技术的主要优势体现在以下几个方面:

更高的数据吞吐量

　　802.11b工作在2.4GHz，采用CCK调制技术提供最高可达11Mbps的数据传输速率。802.11a运行在5GHz的UNII频段上，采用OFDM技术，其速率最高可达54Mbps，但由于成本问题制约了其发展，因此其并没有得到广泛的推广。802.11g兼容802.11b工作在2.4GHz，但采用OFDM技术使其最高数据速率可达54Mbps。而MIMO技术在同一个频带上利用多个天线创造多个并行的空间信道，通过多个而且相对独立的数据子信道来发送信息。当系统容量表示通信系统的最大传输率，那么根据MIMO系统容量的公式：C=[min(M, N)]Blog2(ρ/2)

　　（其中B为信号的频带宽度，ρ为接收端的平均信噪比，min（M，N）为天线的最小数目）

　　在发射功率和带宽固定时，系统的容量随最小天线数的增加而线性增加。所以，MIMO技术增加了系统的容量，必然也提高了数据传输速率。使用了MIMO技术的无线局域网的传输速率可增至108Mbps以上，最高可达320Mbps。

	802.11b	802.11a	802.11g	MIMO
频率范围	2.4GHz	5GHz	2.4GHz
调制方式	CCK	OFDM	CCK/OFDM
子信道的速率	≤11Mbps	≤54Mbps	≤54Mbps	≥108Mbps
不重叠的子信道	3	12	3

更优的频谱利用率

　　要改善无线局域网性能的一种选择是利用更多的频带宽度，如Super G技术使用专有的信道捆绑技术。IEEE802.11规范了从2.4GHz到2.4835GHz之间的83.5MHz的空间，并且将这段频谱空间分隔成11或13个频道，每个频道占用20MHz频带。在802.11b和g标准中，无线设备只能使用其中的一个频道来传输数据。Super G技术将两个频道捆绑起来，绑定后的双频传输相当于在一个单独的信道里接收和发送，所以最高的传输速率达到108Mbps。

　　但是这不是一个好的长期选择，因为数据负载和信道占用比率随着时间的增加而增长，从而造成Super G的频谱利用率较低，而且容易造成干扰。而MIMO技术通过增大天线的数量来传输信息子流，多个数据子流同时发送到信道上，各发射信号占用同一频带，从而在不增加频带宽度的情况下增加频谱利用率。采用MIMO技术的无线局域网频谱利用率可以达到20－40bps/Hz，非常适合室内环境下的无线局域网系统的应用。

更广的信号覆盖范围

　　MIMO技术能将遇到反射体后产生的发射波、折射波或散射波来组合信号，扩大了单一流量的传输距离和天线的接受范围。无线信号扩展到原本单一发射端的直接信号无法覆盖的范围，特别是覆盖到室内容易出现信号盲点的死角，真正让你无“盲区”之忧。随着家庭多媒体娱乐设备和Skype电话的推出，将信号覆盖到特定的位置更成为了迫切的需要，基于MIMO技术的无线局域网成为最理想的选择。

更强的抗衰落能力

　　多径衰落是影响通信质量的主要因素，也是通信中无法避免的问题。发射的无线信号在传播的过程中，遇到各种反射体引起反射、散射、穿透或者吸收，经过不同路径到达接收端的无线信号由于时延各不相同，经过矢量合成以后就在接收端形成瞬时值的迅速、大幅变化，这种变化就是由多径（空间）引起的快衰落。以往的技术都是采用分离信号的方法把干扰信号从最强的有用信号中分离来缓解多径传播的干扰。

　　MIMO技术不但没有设法消除多径信号，而是充分利用空间传播中的多径矢量，将信道与发射、接收视为一个整体进行优化——即当两处信号在被认为完全不相关的情况下实现多径信号的空间分集接收。如果按SISO系统的单个天线发送、单个天线接收，则单一的接收天线可能会对某个特定传播路径的信号重新组合后出现严重的失真，甚至由于信号相位相反而互相抵消。

　　但是MIMO系统采用多发送天线、多接收天线，那么不同的空间位置上的衰落特性不同，即便单个天线出现SISO系统信号多径衰落的问题，但是可以从其他的天线抽取出相同子信道的信号在不同传播路径下合成的信号，分析比较选取最优的信号作为这个子信道的接收信号，从而有效地利用随机的信道衰落和多径传播来提高传输速率。虽然说MIMO技术可以抵抗多径衰落的影响，但对于频率选择性引起的深衰落，只能通过结合OFDM技术将其转换为子载波上的平坦衰落，进一步减小多径衰落的影响。

MIMO技术的前景

　　MIMO技术兼容802.11的无线标准，在单一频道中具有更高的数据传输速率，在提高信道容量的同时提高了频谱的利用率。而且具有很好的抵抗信道衰落和干扰的能力，提高了信道的可靠性、降低了误码率，同时也拓展了信号的范围。所以MIMO技术将是无线通信领域最具潜力的一种技术，也是用户构建无线网络的主流选择。