【MIMO】

MIMO技术入门

1.简介

MIMO(多入多出):多天线技术。
注意:此处的多天线,并不是有多个天线板,对基站来讲指天线有多套振子(每一套振子都可以看成一个独立的天线)。
4G 8天线;5G 64T64R;不仅基站是多天线,手机也是多天线(5G手机是4天线,4G是两天线,4G网速是75Mb/s,采用两天线则为150Mb/s)。

2.MIMO作用

  • 空间分集(Space diversity):提升接收质量(可靠性)。多个天线发射同一个数据流,避免单个差信道的极端影响(似乎类似多次重传)。

  • 空间复用(space multiplexing): 将原始数据拆成两部分,并行传输(有效性)。
    Rank
    形象理解为信道相关性,相关性越强接收端越难以区分,所以相关性越弱越好。
    举个例子:当信道相关性较强,即rank=1时,手机(接收端)无法区分两路信道,只能发挥空间分集效果;当rank=2相关性较弱,手机可以区分两路信道了,也就能发挥空间复用效果了(实际中4G的rank最多就是1和2,5G可以达到4)。

  • 波束赋形: 利用多根天线发送定向电磁波(最早是在3G的TD-SCDMA中,4 5G也在用),3G 4G双工方式分为TDD(时分双工)和FDD(频分双工),波束赋形只支持TDD(本质是波的干涉,实现上是相位改变+幅度变化)。
    不同阶段的波束赋形:2G阶段的GSM、WCDMA和CDMA2000没有波束赋形,电磁波直接撒出去;3G的TD-SCDMA和4G的LTE实现2D的波束赋形(手机在水平面上移动);5G是NR天线3DMIMO。

  • 空分多址(纸面上,没有实际应用)

以上对天线的要求:空间分集和空间复用至少是2T2R,波束赋形最低标准3G的TD-SCDMA和4G的LTE是8T8R(4G中4套振子形成一个波束),16T16R以下只支持2D MIMO,只有32T32R及以上才支持3D MIMO
小节:单纯提升有效性,波束赋形比空间分集效果好;波束赋形发送多个电磁波也可以实现空间复用的效果。

3.MIMO流程

补充知识:
4/5G的帧都是10ms
传输块:基站在1ms内给用户发的数据(一堆01)。
层映射:

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