MIMO-OFDM技术理论概述
王 召
【摘 要】摘 要：MIMO技术在不增加系统带宽和功率的前提下，分别利用发射分集和空间复用来增强系统抗干扰能力和提高系统的信道容量，MIMO技术变成了第四代无线通信的关键技术之一。OFDM技术使多径效应的符号之间的干扰得到消弱，但是无法提高对频谱资源的利用率。故将MIMO技术与OFDM技术相结合，发挥彼此的优点，很好地解决了无线通信中两大难题。 【期刊名称】企业技术开发：下旬刊 【年(卷),期】2016(035)006 【总页数】2
【关键词】MIMO；OFDM;技术结合
OFDM是一种基于正交多载波的频分复用技术，采用多载波调制的方式，在发射端把高速的串行数据流经过串/并转换成N路独立的低速数据流，用N路载波进行调制，然后将调制的的N路子载波传送出去，在接收端，根据正交的子载波单独进行解调，分离出源端的多路信号。OFDM技术将高数据串行数据转变成1/N低速数据流的速率，符号周期增大了原来的N倍，比信号的最大时延扩展要大得多得多。故一个较宽的频率选择性信道被分为N个窄带平坦衰落的信道，大大提高了多径衰落和脉冲干扰的能力。此外，时域正交子载波在频域上频谱相互重叠，有效提高带宽的利用率，使得OFDM技术在宽带无线通信中得到广泛应用[1]。
1MIMO-OFDM原理
多径能导致衰落，所以我们一般认为他是有害的，研究已证明，MIMO系统在
发送端和接收端都使用多天线和多个通道，用来来克服多径效应。通信系统中系统容量，其体现了系统的最大传输速率，在MIMO系统中，假设发射天线数量为N，接收天线数量为M，且N、M很大，如果信道为瑞利衰落信道，信道容量可表示为：，其中B表示信号带宽，表示接收端信噪比。从信道容量所表示形式可看出，当MIMO系统的带宽和信噪比固定时，信道容量随最小天线数量增加成线性增加。故多入多出对提高无线通信系统的信道容量提高，还能提高系统的可靠性、降低误码率。而3G到4G需要较高的频谱资源利用技术，但是OFDM对频谱利用率是非常有限的。故在OFDM技术基础上开发空间资源，也即是我们所说MIMO+OFDM技术，可将传输速率大大提升。由于OFDM具有低码率并且加了相应的时间间隔，因此有较好的抗干扰能力。时间保护间隔大于多径时延，因而系统不受码间串扰的影响，这样单频网络（SFN）可运用在OFDM系统中，利用天线来实现。
2TD-LTE-Advanced系统中MIMO增强技术
在下行的MIMO中，参考信号发生了很大的变化，R8的下行公共公共参考信号有下行解调参考信号（DMRS）和下行测量参考信号（CSI-RS）代替，下行MIMO的反馈不在局限于单码本反馈，采用显性反馈（对信道信息量化的方案）得到很多公司的支持[6]。信道互易性的反馈方案是TDD的一个优势，因而得到很多公司的支持，他能有效的减少反馈开销，提升系统的性能。
上行SU-MIMO目前有基于码本和基于非码本两种传输方式在讨论。LTE中下行MIMO类似基于码本方式传输，而FDD系统就是采用这种方式传输，因而获得较好的稳定性能。在TDD系统中MIMO传输基准与FDD的码本方式相似，然而非码本传输方式具有一定的技术优势，故在标准会议收到关注并得到
广泛的讨论。
3 下行参考信号
LTE-Advanced下行导频有解调导频和测量导频。解调导频运用于数据解调，是用户专属的导频信号，测量导频运用于信道测量，是小区专属宽带公共导频信号。这种导频与R8本质区别是由LTE-Advanced的系统特性决定。LTE-Advanced系统下行要能够支持更多的天线端口和数据流，LTE-Advanced系统要采用与R8系统8端口的公共导频，则导频开销将多出28.6％,,而且很难达到LTE-Advanced系统对峰值速率的要求；如果采用用户的导频结果，则可依据用户的传输模式配置导频，这样可以大大降低了中高传输的导频的需求。此外，MU-MIMO/COMP等新技术的引入了LTE-Advanced系统，只有在使用专用的导频结构才能很好的避免新技术增加终端复杂度。测量导频的引入时因为专业导频没有测量、无法获取宽带信道信息的能力，而且还具有开销较小的优势。因此，这两种导频组合的下行导频不仅达到了LTE-Advanced系统设计要求，还很好控制了因导频带来的开销。 3.1 下行解调参考信号 3.1.1 导频结构
导频结构有导频开销、复用方式和图样3部分组成。信道估计性能和传输数据的有效资源是导频开销的主要考虑的因素。导频开销的增加，信道估计的性能将提高，数据的有效资源反而较少。如果导频开销减少，则数据的有效资源将增加，信道估计性能将下降。为此，在进行导频开销评估时，衡量标准则是根据系统吞吐量来决定。复用的方式有FDM、TDM、CDM和混合4种。LTE-Advanced系统下行解调参考信号采用CDM、CDM与FDM混合服用方式来
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