MIMO技術中的各種增益分析

時間：2019-06-04　來源：中國集群通信網　作者：網絡　點擊：次

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1.陣列增益

由于接收機對接收信號做的相干合并而獲取的平均接收信噪比的提高。在發(fā)送端不知道信道信息的情況下，MIMO信道可以獲得的陣列增益與接收天線數(shù)成正比。

2.分集增益

接收分集：被用于SIMO信道，分集階數(shù)的最大值等于接收天線的數(shù)目。
發(fā)射分集：常用于MISO信道，可以在發(fā)射機已知或未知下行信道狀態(tài)信息的情況下進行。時空編碼技術是一種特殊的發(fā)射分集，依靠特定編碼方案，在無下行信道信息情況下，仍有較好性能。
收發(fā)聯(lián)合分集：用于MIMO信道：發(fā)射與接收機之間 M*N個路徑，分集階數(shù)小于等于M*N。
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原文：https://blog.csdn.net/limao693/article/details/73251319?utm_source=copy

3.復用增益
若各收發(fā)天線距離足夠遠，保證信道獨立，并且接收機具有理想信道信息，則可有效分離各數(shù)據流。接收機可用最大似然(ML)、迫零(Zero Forcing,ZF)、誤差平方和均值最小(Minimum Mean Square Error, MMSE)等方法對信號檢測。

分集增益原理

無線信號在復雜的無線信道中傳播產生Rayleigh衰落，在不同空間位置上其衰落特性不同。如果兩個位置間距大于天線之間的相關距(通常相隔 $10\lambda$ 以上)，就認為兩處的信號完全不相關。這樣就可以實現(xiàn)信號空間分集接收。

　　
傳統(tǒng)上通過分集提供獨立的衰落信道在接收機接收多個發(fā)射信號的副本。從中提取發(fā)射信號。當不同的信息比特經過獨立的衰落，所有的副本同時深衰落的概率非常的小，這樣，接收機可以從衰落較輕的接收信號提取發(fā)送的比特。
　　
在MIMO通信中，空時編碼(STC)將數(shù)據分成多個數(shù)據子流在多個天線上同時發(fā)射，建立了空間分離和時間分離之間的關系，通過在發(fā)射天線間的時域引入編碼冗余得到分集增益。

分集階數(shù)diversity order指獨立的衰落支路數(shù)。分集階數(shù)越多，可以獲得的最大分集增益越大，對系統(tǒng)性能改善越多；
若每對收發(fā)天線間的衰落都獨立，則分集階數(shù)=發(fā)射天線數(shù)Nt×接收天線數(shù)Nr。

在多徑信道下分集階數(shù)還會增加，分集階數(shù)=發(fā)射天線數(shù)Nt×接收天線數(shù)NrX信道多徑數(shù)L。
實際空時碼的設計會降低分集增益

分集增益diversity定義：d=-lim (lg(Pe)/lg (SNR))，為信噪比SNR趨于無窮時的極限值。若 $p_{e}$ ~ $1/(SNR)^{L}$ ，則L為分集增益。