信 息ｆ产Ｉ业 科 技信总 ——黑龙江—— ＭＩＭＯ系统及其信道容量分析 史律 （南京信息职业技术学院，江苏南京２１００４６） 摘要：主要介绍了ＭＩＭＯ系统的由来，以及对其主要的研究历程，在此基础上给出了Ｍ１ＭＯ系统的模型，以及ＭＩＭＯ系统输入输出的表达式，最后还 进一步分析了Ｍ１ＭＯ系统的信道容量。 关键词：ＭＩＭＯ：空时编码：信道容量 １ ＭＩＭＯ技术的由来 位为ｎａｔｓ Ｈｚ。在接收端 多输入多输出（ＭＩＭＯ）技术是目前无线通信 和发射端都具有理想的 算法研究中的一个热点，实际上ＭＩＭＯ技术由来 ＣＳＩ时的ＭＩＭ。系统的信道 发射天线 接收天线 已久，早在１９０８年Ｍａｒｃｏｎｉ就提出用它来抗衰落。 容量，表明了天线信道的 在２０世纪７０年代有人提出将多输人多输出技术 信道容量（每维比特数）符 用于通信系统，但是对无线移动通信系统多输人 合灌水功率分配准则。这 多输出技术产生巨大推动的奠基工作则是２０世 Ⅲ 系统信输入Ｅ嘴流 纪９０年代由ＡＴ＆Ｔ Ｂｅｌｌ实验室的学者完成的。 道容量为： 荆／ ［Ｌ１忖 发 接 比特流 １９９５年Ｔｅｌａｄａｒ给出了在衰落情况下的ＭＩＭＯ信 ｃ：道容量；１９９６年Ｆｏｓｈｉｎｉ给出了一种多输入多输出 ～ ｆ 十 一 射 收 机 机 处理算法——对角一贝尔实验室分层空时（Ｄ— ＢＬＡＳＴ）算法。１９９８年Ｔａｒｏｋｈ等讨论了用于多输 其中， ＝Ｉ 一 Ｉ 人多输出的空时码的研究；１９９８年ＷｏＷａｎｓｋｙ等 表示第ｉ个子信道的功率， 人采用垂直一贝尔实验室分层空时（Ｖ—ＢＬＡｓＴ）算 法建立了一个ＭＩＭＯ实验室系统，在室内实验中 总功率Ｐ＝∑ ， 图１ ＭＩＭ０系统模型 达到了２０ｂｉｔｓ／ｓ／Ｈｚ以上的频谱利用率，这一频谱 口 表示ｒｎ￣ｘ（ａ，０）， 为一 『２１ Ｂ．Ｖｕｃｅｔｉｃ ａｎｄ Ｊ．Ｈ．Ｙｕａｎ．Ｓｐａｃｅ—Ｔｉｍｅ 利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各 常数，其值为Ｉ／ＬＩｎ／￣Ｌ为Ｌａｇｒａｎｇｅ乘数因子，ｂ为 Ｃｏｄｉｎｇ．Ｗｉｌｅｙ，２００３． 国学者的极大关注，并使得ＭＩＭＯ系统的研究工 对数真数。 ［３］Ａｒｉ Ｈｏｔｔｉｎｅｎ，Ｏｌａｖ Ｔｉｒｋｋｏｎｅｎ，Ｒｉｓｔｏ Ｗｉｃｈｍａｎ 作得到了迅速发展。 随着移动用户的日益增多和用户需求的日益 著，苏东林，翟禹等译．第三代及未来移动通信系 ２ ＭＩＭＯ系统模型 多样化，及蜂窝移动通信、因特网和多媒体业务的 统的多天线收发技术ｆＭ１．北京：中国铁道出版社， 简单说来，ＭＩＭＯ系统就是利用多天线来抑 发展，世界范围内无线通信的容量需求也与日俱 ２０ｏ４． 制信道衰落，ＭＩＭＯ系统一般在发射端和接收端 增，ＭＩＭＯ技术必将广泛应用在未来的移动通信 作者简介：史律，南京信息职业技术学院，毕 都采用多根天线，考虑由ＮＴ根发射天线和Ｎ 根 系统中。 业于南京邮电大学，电路与系统专业，硕士学位， 接收天线构成的ＭＩＭＯ系统，其系统框图如图１ 参考文献 研究方向为无线算法仿真，电子电路软硬件设计 所示。 ［１］Ｂｒａｎｋａ Ｖｕｃｅｔｉｃ，Ｊｉｎｈｏｎｇ Ｙｕａｎ．Ｓｐａｃｅ—ｔｉｍｅ 与应用。 在每一个符号周期内，传输信号经过编码后 ｃｏｄｉｎｇ［Ｍ】．Ｗｅｓｔ Ｓｕｓｓｅｘ，Ｅｎｇｌａｎｄ：Ｗｉｌｅｙ，２００３ 产生一个１×ⅣＴ的行向量 ＝ ，ｈ Ｊ，第ｉ个元 素ｘ 从第ｉ根发射天线发送出去，经过一个空间信 道后，接收端得到—个接收行向量Ｙ＝ｌＹ，，Ｙ ，・ ，ｌ， 第ｊ个元素由第ｉ根接收天线接收。由此得到一个 信号模型，即接收信号向量与发送信号向量的关 （上接３７页） 市环境保护要求，尽量不用玻 （４】． 系如下： 璃大理石，铝合金等材料，涂料也要选择反射系数 ［２］Ｂａｒｒｅｔｔ，Ｋ．，＆Ｇｕｙｅｒ，Ｃ．（２００８）．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｅ— ｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ａｍｐｈｉｂｉａｎｓ ａｎｄ ｒｅｐｔｉｌｅｓ ｉｎ ｒｉｐａｒｉａｎ ａｎｄ Ｙ－二ｘＨ＋，ｌ ｆｌ１ 低的，不少发达国家或地区也明文限制使用釉面 信道矩阵Ｈ定义为一个ⅣＴ Ⅳ 的复矩阵， 砖和马赛克装饰外墙．而在我国，许多城市仍将玻 ｓｔｒｅａｍ ｈａｂｉｔａｔｓ ｔｏ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｄｉｓｔｒ｝ｒｂａｎｅｅｓ ｉｎ ｗｅｓｔｅｒｎ 其第ｉ行、第ｉ列元素为ｈ 表示从第ｉ根发射天 璃幕墙等作为一种时髦装饰大量使用，导致城市 Ｇｅｏｒｇｉａ，ＵＳＡ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，１４１（９）， 线到第ｉ根接收天线的信道衰落系数。 的光污染源大量增加．这是一个必须正视的问题。 ２２９０－２３００．ｄｏｉ：ｄｏｉ：ＤＯｈ １０．１０１６／ｊ．ｂｉｏｃｏｎ． ３ ＭＩＭＯ系统的信道容量 ３．４个人安全措施 ２００８，６，０１９（４）． 根据众多学者的研究，当发射和接收天线的 ３．４．１个人采用防护措施，主要是戴防护眼镜 ［３】王春海．论环境权的私法救济［ＤＪ．哈尔滨：东北林 数量增加时，相应的信道容量也会增加，至少在理 和防护面罩。光污染虽未被列入环境防治范畴，但 业大学，ｆ４）． 论上随着ｍｉｎ（Ｎｒ， Ｊ的增大呈线性增长。这就 它的危害显而易见，并在日益加重和蔓延。因此，人 ［４］邓金坷．颐和园夜景光生态研究【Ｄ】．天津：天津大 意味着并行增加发射和接收天线的数量时，频带 们在生活中应注意，防止各种光污染对健康的危 学，（５） 利用率也线性增加；在发送功率相同的情况下， 害，避免过长时间接触污染。要注意控制光污染的 【５】曲砷．光污染防治立法研究［Ｄ１哈尔滨：东北林业 ｍｉｎ（Ⅳ１，ⅣＲ）倍的信息被传输，也可以认为是传输 源头，要加强预防性卫生监督，做到防患于未然，合 大学，（５—９）． 速率增加了。 理选择光源。要科学地合理使用灯光，注意调整亮 【６］刘鸣，马剑．天津大学建筑技术科学研究所ｆＪ］，上 对于单输人单输出（ＳＩＳＯ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎ— 度，不可滥用光源，不要再扩大光的污染［８１。３．４．２每 海环境科学，２００７，２６，３（６—９）． ｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）系统来说，信道为一个标量ｈ，若输人 天暴露在阳光下最多时间的人，如果有一半的暴 ［７】舒麒麟，郎烨，杨林．城市光环境污染及控制对策 为高斯输人，其容量为： 露时间戴上帽子或太阳镜，则可减少一半患视网 【Ｊ』．陕西环境，２００３，２（６－９）． ， ， ，、＼ ，●、 膜黄斑部病变的风险。视网膜黄斑部病变目前并 ［８】汤雪峰．光污染对生物体影响的实验探讨［Ｄ］．南 ｃ＝Ｅ（１＼ｏｇ ｃ＼ １＋Ｐｌ。。，ｈｉ‘１／＾） 无有效疗法，医生大多建议服用锌及抗氧化物，如 京：南京航空航天大学，（７—９）． 其中，Ｐ＝Ｐ／ｏ 表示平均信噪比（ＳＮＲ），Ｐ 维生素ｃ和Ｅ，另外研究指出，防紫外线太阳镜可 【９］胡国剑．城市夜象比较性研究【Ｄ】．上海：同济大 表示总发送功率，Ｏ－ 表示平均噪声功率；若对数 降低患视网膜黄斑部病变的风险。 学，（８）． 底数为２，容量的单位为ｂｉｔｓ／ｓ／Ｈｚ；若底数为ｅ，单 参考文献 ［１ ｏ］周倜．城市夜景照明光污染问题及设计对策 …生活信息．美国杂志．资源与人居环境，２００７，１０； ［Ｄ】斌汉：华中科技大学，（９）． 责任编辑：王兴红 一９３—