無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )最新技術(shù)：多重輸入多重輸出

由于多重輸入多重輸出(multiple-input, multiple-output；MIMO)的技術(shù)提供了一個(gè)擴展無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)絡(luò )(WLAN)范圍的極佳方式，因而最近成為了焦點(diǎn)。MIMO技術(shù)始于1985年，但直到現在才應用于晶片層級的裝置，以大幅改善傳輸范圍與容量。
由于MIMO并不是單一概念，而是由多種無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)所組成，因此我們必須充份了解MIMO的運作和效能。當應用于WLAN時(shí)，有些MIMO技術(shù)能與現時(shí)的WLAN標準(如802.11a、802.11b與802.11g)相容，因而能擴充其傳輸范圍；相反，有些MIMO技術(shù)則只能用于與一般WLAN標準不相容的MIMO裝置。
“MIMO”一詞泛指任何在傳送器部分具有多重輸入，與在接收器部分具多重輸出的系統，(圖1)闡述了其基本概念。根據MIMO改良者Jack Salz在1965年觀(guān)察發(fā)現，雖然MIMO系統可能包含有線(xiàn)連結的裝置，但整個(gè)系統通常是無(wú)線(xiàn)系統，例如多重天線(xiàn)系統、3G行動(dòng)電話(huà)系統(無(wú)線(xiàn)系統)中所使用的Code Division Multiple Access(CDMA)系統，甚至是使用多條電話(huà)線(xiàn)產(chǎn)生串音(crosstalk)的DSL系統(有線(xiàn)系統)。
　　 

　


本文將先介紹MIMO的歷史背景和運作，并討論MIMO能將WLAN傳輸范圍擴充的程度。
MIMO 20年的開(kāi)發(fā)進(jìn)程
MIMO在無(wú)線(xiàn)通訊的起源可追溯至1984年，當時(shí)任職于Bell Laboratories的Jack Winters有了突破性的開(kāi)發(fā)進(jìn)展。這位MIMO的先驅道出了利用傳送器與接收器的多重天線(xiàn)，把多個(gè)使用者所傳來(lái)的資料以相同的頻率/時(shí)間通道傳輸。
在1985年，Bell Laboratories的Jack Salz發(fā)表了一篇關(guān)于MIMO在有線(xiàn)通訊應用的研究報告，之后便有多位學(xué)者與相關(guān)研究人員投入MIMO的領(lǐng)域并發(fā)表研究報告。值得注意的是，Jack Winters將Salz于1985的報告加以擴充，應用至無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域，證明使用者可以透過(guò)傳輸器與接收器的多重天線(xiàn)來(lái)同時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸多個(gè)資料流。
為了滿(mǎn)足強烈的市場(chǎng)需求，現今許多WLAN、Wi-Max與行動(dòng)通訊公司均已提供(或計劃提供)以MIMO技術(shù)為基礎的解決方案。MIMO具有多項功能，如傳輸波束成形(Transmit Beamforming)/最高比結合(Maximal Ratio Combining；MRC)、空間多工(spatial multiplexing)與時(shí)空編碼(space-time coding)。
無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)的領(lǐng)導廠(chǎng)商如Intel、Cisco、Qualcomm、Samsung、Mitsubishi、Panasonic、Philips、Toshiba、Sony與Atheros共同合作，開(kāi)發(fā)出多項可相互運作且可擴充的WLAN MIMO技術(shù)。這些領(lǐng)導廠(chǎng)商將共同努力為消費者帶來(lái)廣為接受的標準解決方案。
MIMO技術(shù)優(yōu)勢
為何MIMO如此具有吸引力？透過(guò)增加傳輸器與接收器的天線(xiàn)數量，MIMO可以提升資料傳輸率，并提供更大的覆蓋率與傳輸范圍?？墒?，MIMO并不是那種一體適用(one-size-fits-all)的技術(shù)。MIMO能增加資料傳輸率，但也要視乎設計工程師會(huì )否應用。如何選擇合適的MIMO工具，則要視操作環(huán)境與所采用的系統種類(lèi)而定。
在過(guò)去20年來(lái)，許多MIMO的技術(shù)與應用均相當成功，其中包含：