将MIMO系统与OFDM技术相结合，可以充分利用二者的优势，而又互相弥 补不足之处 。
发射和接收的分集消除多径显著改善链路质量 空间复用使频谱效率大幅度提升
通过空间分集提高链路质量
—空时块编码(STBC)/空时格形码(STTC)
STC是一种新的编码/信道处理框架，可为MIMO无线系 统显著改善链路质量
对于一个输入符号序列，空时编码选择星座点在所有 的天线上同时发射因此可同时获得最大的编码和分级 增益
空时块码（Space time block codes）
使用空时分组编码的发射分集（Almouti空时机制）
空时编码技术
空时块码（Space time block codes）
y1 h1s1h2s2w1 y2 h1s2*h2s1*w2
定义： y [ y 1 ,y 2 * ] Ts [ s 1 ,s 2 ] Tw [ w 1 ,w 2 * ] T
则： yHsw
其中
H
h1 h2*
h2
h1*
HHHI2 |h1|2|h2|2
空时编码技术
空时块码（Space time block codes）
解码方法（ML的方法）
s ˆarm g|i|yn H *s ˆ|2 | 二维
简化方法
~ yHHysw ~ s ˆ am rg |~ |y i n * s ˆ|2 | 一维
空时编码
➢ 空时编码综合考虑分集、编码和调制，它的最大 特点是将编码技术和天线阵技术结合在一起，实 现了空分多址，提高了系统的抗衰落性能，且能 通过发射分集和接收分集提供高速率、高质量的 数据传输。与不使用空时编码的编码系统相比， 空时编码可以在不牺牲带宽的情况下获得较高的 编码增益，进而提高了抗干扰和抗噪声的能力， 特别是在无线通信系统的下行(基站到移动端)传输 中，空时编码将移动端的设计负担转移到了基站， 减轻了移动端的负担。
一个天线组提供发射分集对抗衰落 和单天线比容量成慢的对数增长
单Rx天线组：SIMO
一个天线组提供接受分集对抗衰落 和单天线比容量成慢的对数增长
双天线组：MIMO
双天线组提供了发射和接收端的分集 和单发单收比较容量成对数增长
双天线组：MIMO
双天线组提供了并行的空间信道 和单发单收比较容量成线性增长
结论：正交空时码的采用，有利于降低解码的复杂度。这 是因为，通过一定的线性变换，原来的二维最大似然决策问题， 简化为两个一维的最大似然决策问题。
分组空时编码（Group STBC）
❖ 对于天线数目较多或者发射天线数目少于接 收天线数目的情况，可以考虑使用分组的方法来 减少空时编码的规模，避免使用大天线数目的空 时码。 ❖ 具体的说，对于发射天线数很大的情况，可 以考虑将发射天线分成若干组。而对于其中的每 一分组，则可以采用较小维数的空时码，如采用 最简单、且性能效果不错的Alamouti机制。
无线通信中的MIMO技术
吴赟
多输入多输出(MIMO)基本概念
MIMO的基本理念：通过多个发射和接收天线 改变传输质量(BER)和数据率
MIMO的核心机制：空时编码(STC) STC的两个主要功能：分集&复用 最大的性能需要在分集和复用之间进行平衡
MIMO技术的主要历史
空间分集
延时分集：Wittneben, 1991 (inspired); Seshadri &Winters,
空时格栅码（Space time trellis codes）
8－PSK八状态时延分集用作空时格行码
空时格栅码（Space time trellis codes）
空时格栅码可以提供最大可能的分集增 益和编码增益，而不会牺牲发射带宽。然 而。这种码的译码确需要使用Viterbi译码 器的向量形式，当天线数目固定时，译码 复杂度随着发射速率的增大呈指数增加， 显然不太实用。
天线分集是一种广义上的分集技术
最近的研究表明多径传播实际上对容量是有 贡献的。
SISO的香农界限
根据香农定理，单天线链路的信息论容量受限 于链路的信噪比
每个格外的bps/Hz大约需要几倍的发射功率 （从1bps/Hz到11bps/Hz，发射功率必须增加 大约1000倍)
单TX天线组：MISO
1994 (first attempt to develop STC)
STTC: Tarokh et al., 1998 (key development of STC)Alamouti scheme: Alamouti, 1998
STBC: Tarokh et al., 1998
空间复用
First results hint capacity gain of MIMO: Winters, 1987 Ground breaking results: Paulraj & Kailath, 1994 BLAST: Foschini, 1996 MIMO capacity analysis: Telatar 1995; Foschini 1995 & 98
分组空时编码（Group STBC）
例如：对于8发4收的情况，通过分组可以使用2个4天线 的空时码或者4个2天线的空时码来实现编码传输。
8发4收系统中4组2天线空时编码方案
通过空间复用提供高的频谱效率 -分层空时码(LSTC)
水平分层空时码（HLST）
对角分层空时码（DLST）
MIMO-OFDM系统
Spatio-temporal vector coding for channel with multipath
delay spread: Raleigh & Cioffi, 1998
四个基本模型
MIMO信道容量
多径V.S容量
多径传播由于产生信号衰落一直被认为是一 种“伤害”
为了消除这个问题，引入了分集技术
➢ 目前已经有了很多成熟的空时编码方案。
空时编码分类
空时编码技术 （提高误码性能，传输速率下降）
空时 分组编码
空时 格形编码
分层 空时编码
水平 分层 空时 编码
垂直 分层 空时 编码
对角 分层 空时 编码
差 酉预
级
分 空编
连空 时码空Fra bibliotek时 编空
时
编 码时
编
码
技
码
术
全码率全分集技术
MIMO无线信道中两个主流技术