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MIMO技術講堂(0) Introduction

· 通訊技術分享

所謂的多輸入多輸出技術(Multi-Input Multi-Output, MIMO)是指利用無線通道的空間特性,在無線通訊系統中的傳送端或接收端架上多根天線,將多個訊號'輸入'進無線通道中,然後這些訊號從無線通道'輸出'至接收端,以提高通訊系統的表現。相較於傳統的使用單天線系統(即指Single Input Single Output, SISO),使用M根天線傳輸,N根天線接收的多天線系統就能夠增加min(M,N)倍的通道容量,還不需要額外增加傳輸功率或是頻寬。以下這張圖秀出了多種基本的多天線配置:

多天線系統的配置

除了加天線數提升系統容量外,我們還需要使用不同的技術來增強傳輸以及可靠度。一般來說,多天線技術大致可以分為三類:

Diversity 多樣性技術(分集)

Diversity主要的作用是增加訊號可靠度,多根天線傳輸/接收相同的訊號。由於真實的無線通道環境中多路徑效應會讓接收端訊號功率下降,利用Diversity技術可以抵銷這種訊號衰減的效果。

Spatial-multiplexing 空間多工

Spatial-multiplexing可以提升傳輸的速率。跟Diversity不同,是指在相同時間內傳輸/接收更多的訊號,並應用多個偵測技術解碼。

Spatial-multiplexing示意圖。在傳送端每根天線傳送不同訊號,接收端收到組合後的訊號用不同方法偵測

 

Beamforming 波束成形

波束成形主要是用於固定方向的傳輸/接收訊號,在訊號經過多天線之前,調整每根天線的振幅或相位差,使傳輸/接收的電磁波訊號在不同角度上有建設性/破壞性干涉,讓訊號只有某個方向。

波束成形訊號示意圖。每根天線上增加了同樣的相位差,產生傳送角度

 

未來的MIMO技術講堂系列文章,將會對上述提到的三種不同的多天線技術進一步詳細的介紹。

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