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MIMO技术原理与性
能研究报告
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2020 年 4 月 19 日
文档仅供参考
MIMO 技术原理与性能研究报告
摘要
为适应发展的需要，未来移动通信系统将要求能够支持高达每
秒数十兆甚至数白兆比特的高速分组数据传输，在无线资源日趋
紧张的情况下，采用
MIMO （multiple-input-multiple-output ）无线
传输技术，充分挖掘利用空间资源，最大限度地提高频谱利用率
和功率效率，成为下一代移动通信研究的关键所在。
根据项目要求，我们将在大量参考前人研究成果的基础上，详
细阐述 MIMO 技术的产生背景、理论基础、关键技术以及在未来
宽带无线通信中的应用前景。与此同时，给出相关性能的仿真结
果。
全文内容安排如下：第
1 章简要介绍
MIMO
发展的背景、历
程，以及其主要技术特征。第
2 章详细地讲述了
MIMO 技术的数
学模型、基本原理以及系统性能增益。第
3 章阐述 MIMO 的空时
处理技术，包括空时格码、空时块码和分层空时码。第
4 章介绍
了 MIMO 技术几种关键技术，包括 MIMO 系统的信道估计。均衡以及天线设计。第 5 章介绍了 MIMO 技术在未来移动通信系统中的应用。
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2020 年 4 月 19 日
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1 章 绪论
研究背景
新一代移动通信系统所追求的目标就是任何人，任何时候能够与任何地方的任何人进行通信，并要求能以更低成本提供上百兆 bits/s 的多媒体数据通信速率，显然必须开发高频谱效率的无线传
输方案才可能实现此目标。而随着无线通信技术的快速发展，频
谱资源的严重不足己经日益成为遏制无线通信事业的瓶颈。因此
如何充分开发利用有限的频谱资源，提高频谱利用率，是当前通
信界研究的热点课题之一。追求尽可能高的频谱利用率已成为而
且在今后依然是一个充满挑战的问题。这种挑战促使人们努力开
发高效的编码，调制及信号处理技术来提高无线频谱的效率。
MIMO 技术被认为是未来移动通信与个人通信系统实现高速率数
据传输，提高传输质量的重要途径。近几年来，对无线系统中使
用多天线以及空时编码与调制技术的研究己成为无线系统中新的
领域，而且在理论和实践上也日渐成熟。当前，空时处理技术已
经引入 3G 系统、 4G 系统、固定和移动 IEEE 协议和无线局
域网 IEEE 协议等标准中，而且使用空时技术的专利产品也
己经出现。
从理论上能够证明，如果在发射端和接收端同时使用多天线，