MIMO 技術

國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

7

圖 1.6 CoMP 應用場景 3[4]

 應用場景 4：在細胞的服務涵蓋範圍內具有較低傳輸功率之遠端無線接 點的異質(Heterogeneous)網路，這些較低傳輸功率之遠端無線接點具有 相同的細胞辨識碼，如圖 1.6。

1.4 MIMO 技術

MIMO 是指在發射端及接收端使用兩根或以上的天線發送、接收資料以達成 快速資料傳輸。3GPP 於 LTE 規範中提供 4x4 MIMO 通道技術，LTE-A 規範中 則提供最多 8x8 MIMO DL(8 個下鏈通道)、4x4 MIMO UL(4 個上鏈通道) 的能 力。根據發送端與接收端的天線數目，可將 MIMO 分為四種類型:

（1）單輸入單輸出（Single-Input Single-Output，SISO）

（2）單輸入多輸出（Single-Input Multi-Output，SIMO）

（3）多輸入單輸出（Multi-Input Single-Output，MISO）

（4）多輸入多輸出（Multi-Input Multi-Output，MIMO）

Low Tx power RRH

(Omni-antenna) eNB

Optical fiber

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

圖 1.7 SISO，SIMO，MISO，MIMO 示意圖[5]

由於行動通信系統中能使用的頻譜資源有限，因此頻譜的有效利用、多徑干 擾、信號延遲和鄰近通道的干擾，皆為無線通訊系統在效能和容量上所面臨的主 要問題。

（1）多徑干擾

在無線通訊系統中，信號從發射端經過不同障礙物的反射，信號經過不同路 徑到達接收端，到達預定的接收端可能引發多個 Gaussian 通道，如下圖 1.8 所 示。這些經過不同路徑到達接收端的信號，在相位上與正常到達接收端的信號不 一致，相位可能提前或滯後。

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

9

圖 1.8 經過發射、折射形成多個 Gaussian 通道[6]

（2）信號延遲

當反射信號的延遲時間大於信號周期的 10%的時候，反射信號由於有時間 接收上的差異變成了雜訊。在行動通信系統中，這些雜訊會對接收信號造成資料 位元（bit）上的錯誤。如圖 1.9。延遲會因不同環境而有差異，延遲越長的反射 信號，其強度越小。

圖 1.9 無線通訊系統在空間中所面臨的問題[6]

（3）鄰近通道所造成的干擾

由於頻譜資源有限，頻率的利用比容量的提升更重要。如圖 1.10 無線蜂巢 系統的示意圖，圖中假設使用三種頻率 F1、F2 和 F3。將一個平面區域分成多個

‧ 國

立 政 治 大 學

‧

N a tio na

l C h engchi U ni ve rs it y

cell，不同 cell 採用不同的頻率通道。由於 cell 彼此的頻率不同，鄰近的 cell 會 因距離相近造成頻率通道間的干擾。為了減少這種干擾會增加 cell 之間的距離，

使得信號的覆蓋面積不完全，導致部分用戶不在無線通訊系統基地台的服務範圍 內，目前許多研究多假設鄰近通道的干擾屬於 Gaussian 雜訊。

圖 1.10 蜂巢佈局圖[6]

MIMO 技術的引進可藉以改善通訊品質與提高傳輸速率，其說明如下：

(1)改善通訊品質

相同的資料由多組天線來進行傳送與接收，由於傳送或接收的路徑獨立，

可達到訊號的分集增益(Diversity Gain)，通常多與時空編碼(Space-Time Code) 一同使用，可改善因多路徑衰落(Multipath Fading)所降低的訊號品質。

(2)提高傳輸速率

MIMO 系統將傳送的資料分割成不同的資料串(data stream)，透過不同 的天線傳送稱為空間多工(Spatial Multiplexing)技術。