MIMO技術的工作原理及其在無線通信中的應用

林錫俊

【摘要】 在目前我國的通信領域中，MIMO技術作為一種非常重要的無線傳輸通訊方式，受到廣泛關注。MIMO技術通過寬帶和功率的便利條件，提高無線通信容量和頻率，使人們享受到高速網絡移動通信時代的特點。隨著無線傳輸通訊技術的不斷發展，因而對MIMO技術進行詳細地分析與研究。在本文中，對MIMO技術進行了整體概述，介紹了MIMO技術所涉及的概念、原理等，并且談論了此種技術在現代都市無線傳輸通訊系統中的發展與應用。

【關鍵詞】 通信領域 MIMO技術 便利 原理 應用

當今社會是一個高效率的信息網絡時代，隨著科技的飛速發展，使人們對于數據信息的獲取更加關注。對于不同發展的數據信息，比如：無線局域網、蜂窩通信等，它們的容量都呈不斷增長的趨勢。相比有線通信，無線網絡傳輸系統存在很多不足和問題，使其獲得的數據信息不可靠、不可信，直接影響著信息的傳輸速度以及質量。在不改變寬帶、功率的情況下解決多徑衰落，是目前數據傳輸系統中值得關注的問題。因此，引進MIMO技術以期解決問題，目前，MIMO技術得到了比較高的評價、被較為廣泛的運用。

一、MIMO技術概述

從MIMO技術的歷史發展來看，早在20世紀初，馬可尼提出了MIMO技術，至今，此技術在已經發展了很多年，后來，1970年前后將其運用到了通信系統中，針對當時的通訊發展情況，這種技術的引進對于當時社會發展起到了巨大影響作用。20世紀90年代，無線通訊全球化，MIMO技術在很多領域得到很好的發展，比如：天線系統等。而后出現了復合技術，將此技術與平坦衰落并用，發揮了其重要價值。

從MIMO的概念角度來看，MIMO技術的中文全稱為多輸入多輸出系統，英文全稱是Multiple-Input Multiple-Output，應用于天線無線通訊。在其發射信號與接收信號的位置采用幾根發射天線與接收天線，以保證信號在發射信號端與接收信號端通過天線進行信號的良好傳輸、發射與接收，最終，提高數據信息傳輸質量[1]。MIMO技術可以通過采用空間的資源，不同天線進行多方面、多方位的發射與接收，更重要的是，它可以在不改變頻率與功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通訊系統的容量，此優點令MIMO技術成為通信系統的主力技術。

從MIMO的原理角度來看，MIMO技術是將多根發射、接收天線安裝在相應的發射與接收端，從此實現發射與接收端的多根天線的數據信息傳輸與接收，此過程會大大提高數據通訊質量。在不改變頻率與功率的基礎上，充分的使用空間資源，實現多根天線發射、多根天線接收，從而，成倍數的提高通訊信息的容量。采用MIMO技術的過程中，無線通訊系統被反射出不同的信號，不同的信號會產生不同的空間流，而單輸送系統僅可以一次接受或發送一個空間流，受到了局限，MIMO技術可以解決這樣的問題，接收和發送多個空間流，全面掌控不同方位信號，提高容量、可靠性，從而提升資源的性能，擴寬了無線系統使用的范圍。

二、MIMO技術運用于無線通訊

第一，用于無線寬帶移動通信系統。對于容量的要求越來越高，在無線寬帶移動通信系統中采用MIMO技術，在發射與接收位置安裝多根天線，擴大覆蓋面、增加接收與發射信息數據。

第二，用于傳統通信系統。傳統的蜂窩移動通訊系統中存在著問題，采用MIMO技術與傳統通訊系統相結合，傳統系統屬于單方向發射單方向接收系統，而MIMO技術可以進行多方面甚至全方面收集數據信息，相對特點而言，MIMO技術更具有發展前景。

第三，將傳統天線系統結合，發揮重要作用。舊式天線系統能夠解決衰落方面的問題，在居民的用戶小區有較好的應用。將舊式天線系統與MIMO技術結合，可以有效的提高系統的容量，使小區居民生活更加方便。

第四，用于雷達。將MIMO技術運用于雷達方面，收獲了比較好的成果，在應用過程中，采用不同天線發射正交波形[2]，并且這些波形都是不同的，它們形成比較廣泛的覆蓋面，經過一段時間，通過相干積累，從而獲得比較高的信噪比。

第五，用于無線通訊。MIMO技術在無線通訊領域是重要技術支持，在不斷地發展中，此技術也越來越廣泛普及使用。隨著社會中天線數目的不斷增多，對于MIMO技術的難度要求也越來越高，而限制了天線的數目會影響到技術的使用，因而，需要再繼續完善MIMO技術。

三、MIMO技術應用于無線通訊的意義

在研究MIMO技術的發展過程中，其中有兩次重大的轉折。第一次發生在2002年的十月份，全球第一顆BLAST芯片的問世，在貝爾實驗室中，研究人員將其與MIMO技術相結合，使其具有更高速數據傳輸速度，加快了人們網絡數據生活。第二次是在2003年8月份，提出了AGN100Wi-Fi，將其與MIMO技術結合，形成了第一款多方位發射與接收的產品，在保持了兼容性的同時，提高了Wi-Fi的速度。多輸入多輸出系統是一種應用于無線通訊中的天線技術，此技術可以在發射與接收處安裝多根天線，全方位發射與接收信息數據，并且在保證頻率與功率的基礎上，提高數據傳輸速率[3]。傳統的通訊過程中，僅采用單一的傳輸方式，這樣的形式在很多特殊地區不適合，比如：建筑物、峽谷等，造成信號衰減等現象。通過MIMO技術可以減少相似的傳播干擾，并且得到了廣泛的應用，例如：電視、手機等。

信息化快速的時代發展，人們對于信息的傳播速度與容量的要求也相對越來越高，傳統的單方向傳輸數據通訊系統會為人們網絡移動通訊生活帶來不便，面對這樣的情況，加快信息化進程，需要提高數據傳輸速度，因此，廣泛使用MIMO技術。對于不同發展的數據信息，比如：無線局域網、蜂窩通信等，它們的容量都呈不斷增長的趨勢。相比有線通信，無線網絡傳輸系統存在很多不足和問題，使其獲得的數據信息不可靠、不可信，直接影響著信息的傳輸速度以及質量。在不改變寬帶、功率的情況下，為了解決多徑衰落的相關問題，是目前數據傳輸系統中值得關注的問題，因此，引進MIMO技術以期解決問題。MIMO技術得到了比較高的評價、被較為廣泛的使用，比如：用于傳統通信系統、無線寬帶移動通信系統、雷達、無線通訊、將傳統天線系統結合，發揮重要作用等。對當今社會的高速率網絡的要求，傳統通訊技術顯然無法實現，因此，需要采用新的通訊技術以期達到人們的網絡要求標準。我國的通信領域中，MIMO技術作為一種非常重要的無線傳輸通訊技術，受到廣泛關注。MIMO技術通過寬帶和功率的便利條件，提高無線通信容量和頻率，使人們享受到高速網絡時代的特點。隨著無線傳輸通訊技術的不斷發展，需要對MIMO技術進行詳細地分析與研究。

四、結束語

綜上所述，MIMO技術是一種現代無線傳輸通訊技術，它為人們高速網絡生活提供了技術手段。基于對當今社會的高速率網絡的要求，傳統通訊技術顯然無法實現，因此，需要采用新的通訊技術以期達到人們的網絡要求標準。MIMO技術受到了人們的關注，此技術在保證寬帶以及功率的基礎上，實現了高速率網絡，防止很多若信號的干擾，提高了網絡數據傳輸質量，成為了核心技術，為我國無線通訊局域網發展提供有利因素。

參 考 文 獻

[1]甄曉瑜.MIMO技術的工作原理及其在無線通信中的應用[J].科技展望，2015（23）：14-14.

[2]佘遠俊.初論MIMO技術及其在無線通信中的運用[J].中國新通信，2014（7）：60-60.

[3]趙海龍，張健，周劼等.下一代無線通信關鍵技術及其在遙測中的應用[J].信息與電子工程，2012，10（1）：1-6.