多天线技术MIMO.md

1. 多天线数学模型

   1. 阵列增益
      多天线来提高接收端信噪比。需要在发射端知道下行信道信息。
   2. 分集增益
      
      1. 接收分集：被用于SIMO信道，分集阶数的最大值等于接收天线的数目。
      2. 发射分集：常用于MISO信道，可以在发射机已知或未知下行信道状态信息的情况下进行。时空编码技术是一种特殊的发射分集，依靠特定编码方案，在无下行信道信息情况下，仍有较好性能。
      3. 收发联合分集：用于MIMO信道：发射与接收机之间 M*N个路径，分集阶数小于等于M*N。
   3. 复用增益
      若各收发天线距离足够远，保证信道独立，并且接收机具有理想信道信息，则可有效分离各数据流。接收机可用最大似然(ML)、迫零(Zero Forcing,ZF)、误差平方和均值最小(Minimum Mean Square Error, MMSE)等方法对信号检测。

2. 分集原理
   原理：信号包络在短距离传播时呈瑞利分布，长距离传播呈标准正态分布。通过多个信道接收到承载相同信息的多个信号副本，由于信道不同，接受信号也不同。接收机将多径信号分离成不相关的多路信号。时接收端误码率最小。

3. 空时编码

   1. 时空编码，对时间域和空间域进行处理，利用空间资源给信号提供冗余或产生复用，在不增大发射功率和不扩展带宽的前提下，提高系统的抗衰落能力和数据传输效率。
   2. 分类：已知信道估计信息情况下,BLAST、STTC、STBC。未知：差分空时码(Differential Space-Time Code, DSTC)和酉空时码(Unitary Space-Time Modulation, USTM)。
   3. 差分空时码
      
      1. DSTC以空时分组码(STBC)结构为基础，当发射天线数量为2时，最先发送的两个符号周期内的符号为参考符号，然后发射机以差分模式对数据序列进行编码。
      2. 差分时空码适用于准静态或连续衰落新的，如果在频率选择性衰落信道，性能急剧恶化。
      3. 是差分相移键控(DPSK)的思想在多天线系统上的体现。
      4. 缺点：发射天线多于2时，难以保证各天线的发射符号正交性和码率为1的同时满足。

4. 酉空时码(非欧空时码)

   1. 将一段比特序列按一定原则，整体映射成一个酉矩阵，本着是引入空间约束的调制方式。
   2. 不再优化欧式距离，而是优化不同符号相关矩阵的F范数。范数值越小，即不同酉空时符号的相关性最小，酉时空调制的性能也越好。
   3. 目前高效检测酉空时信号的方案主要是：球形译码，球形译码需要设置适当的搜索半径。目前尚未有利用凸优化解决酉空时信号检测的方案。

信息来源于《无线通信中的空时与协作信号处理》.人民邮电出版社