MIMO天线各种技术分析

　　STTC是从空时延迟分集发展来的，而空时延迟分集可以看作是空时格码的一个特例。空时格码具有卷积码的特征，它将编码、调制、发射分集结合在一起，可以同时获得分集增益和编码增益，并且使得系统的性能有很大的提升。空时格码利用某种网格图，将同一信息通过多个天线发射出去，在接收端采用基于欧式距离的Viterbi译码器译码。因此译码复杂度较高，而且译码复杂度将随着传输速率的增加呈指数增加。

　　早期的分集模型采用延时发送分集，这种分集的框图如图2所示。编码后的数据首先被重复一次，然后通过一个串/并转换器，分成2个完全相同的数据流。其中一数据流经过调制后直接从一个天线发送出去;另一数据流经过一个符号的延时后，再经调制从另一个天线发送出去。由于数据在2个天线上同时发送，不同的只是一路数据被延时了一个符号，所以尽管采用了延时编码，却不会存在频带效率的损失。在接收端，通过Viterbi译码可以进行解调。这种延时的分集就是空时码的雏形。可以证明当前所讲的STTC可以由延时发送分集实现。

　　延时分集技术的产生使人们很自然地想到，能否存在一种更好的编码方式，不需要重复编码，就能在保持同样的数据速率、不牺牲带宽的情况下获得更好的性能，这样就产生了一种新的编码方式，这就是集空分、时分、调制于一体的空时编码。

　　在空时编码中，STTC能够在不增加传送宽带和不改变信息速率的情况下，获得最大的编码增益和分集增益。

　　1.2 空间复用

　　系统将数据分割成多份，分别在发射端的多个天线上发射出去，接收端接收到多个数据的混合信号后，利用不同空间信道间独立的衰落特性，区分出这些并行的数据流。从而达到在相同的频率资源内获取更高数据速率的目的。空间复用与发射分集技术不同，它在不同天线上发射不同信息。

　　空间复用技术是在发射端发射相互独立的信号，接收端采用干扰抑制的方法进行解码，此时的空口信道容量随着天线数量的增加而线性增大，从而能够显著提高系统的传输速率(见图3)。

　　使用空间复用技术时，接收端必须进行复杂的解码处理。业界主要的解码算法有迫零算法(ZF)、MMSE算法、最大似然解码算法(MLD)和贝尔实验室分层空时处理算法(BLAST)。

　　迫零算法，MMSE算法是线性算法，比较容易实现，但对信道的信噪比要求较高，性能不佳;MLD算法具有很好的译码性能，但它的解码复杂度随着发射天线数量的增加呈指数增加，因此，当发射天线的数量很大时，这种算法是不实用的;综合前述算法优点的BLAST算法是性能和复杂度最优的。

　　BLAST算法是贝尔实验室提出的一种有效的空时处理算法，目前已广泛应用于MIMO系统中。BLAST算法分为D-BLAST算法和V-BLAST算法。

　　D-BLAST算法是由贝尔实验室的G.J.Foschini于1996年提出的。对于D-BLAST算法，原始数据被分为若干子数据流，每个子流独立进行编码，而且被循环分配到不同的发射天线。D-BLAST的好处是每个子流的数据都可以通过不同的空间路径到达接收端，从而提高了链路的可靠性，但其复杂度太大，难以实际使用。