频段和信号那些事：浅谈LTE的MIMO多天线技能

我们在很多手机的参数设置中都看到过，该手机支持4*4 MIMO技能，可以大大晋升手机信号等等。

不外，终端制造商没有过多的表明什么是4*4 MIMO，斲丧者壹贝偾记着了MIMO技能能让手机信号更好，可是MIMO到底能不能让手机吸取信号变好、MIMO是以什么样的事变道理改进信号质量的，这些对斲丧者而言，并不是很清晰。

那么到底什么是MIMO呢?它真的能让手机信号变得更好吗?

谜底是真的能。

作甚MIMO?

MIMO多天线技能是LTE大幅晋升吞吐率的物理层要害技能，MIMO技能和OFDM技能一路并称为LTE的两大最重要物理层技能，前者是多天线技能，后者是正交频分复用技能。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)是指在发射端和吸取端别离行使多个发射天线和吸取天线，它与传统的信号处理赏罚方法的差异之处在于其同时从时刻和空间两个方面研究信号的处理赏罚题目，从而可以或许在不增进带宽与发射功率的条件下，进步体系的数据速度、镌汰误比特率、改进无线信号的传送质量。

正如前文所说，MIMO是多天线技能，是LTE的物理层技能之一，请留意是物理层技能。

再嗣魅这个之前，必要提到一个公式——香农公式。

C=B*log2(1+S/N) 

上面的公式中，香农给出了单发射天线、单吸取天线的SISO无线信道的极限容量公式。SISO与MIMO相对，MIMO是多输入多输出，SISO是单输入单输出。

B为信道带宽，S/N为吸取端信噪比(一个电子装备可能电子体系中信号与噪声的比例。这内里的信号指的是来自装备外部必要通过这台装备举办处理赏罚的电子信号，噪声是指颠末该装备后发生的原信号中并不存在的无法则的特殊信号(或信息)，而且该种信号并不随原信号的变革而变革，单元为dB)。

由香农公式我们可以得知，进步SNR或增进带宽可以增进无线信道容量。但发射功率和带宽都是有必然限度的。在必然带宽前提下，SISO无论回收什么样的编码和调制方法，体系容量都不行能高出香农公式极限。今朝普及行使的Turbo码、LDPC码，使信道容量迫近了信道容量极限。

这里必要留意的是，LTE中多天线技能没有打破香农公式界说的极限，而是相等于多个单信道的组合。

我们设定N是发射天线数目，M是吸取天线数目，MIMO是一种多天线技能，那么其天线设置则可以暗示为N*M;现有的天线设置有1*2(1收2发)、2*2、2*4、4*4等。

假设发射端各天线发射独立的等功率并且各信号满意瑞利漫衍，按照MIMO体系的信道传输特征和香农信道容量的计较要领，那么我们可以推导出平衰落MIMO系屠聿抢容量近似表达式为：

C={min(N,M)}B*log2(S/2N) 

min(N,M)指的是发射天线数目N和吸取天线数目M中的最小者。

我们可以看到的是，MIMO体系容量会跟着发射端或吸取端天线数中较小的一方min(N，M)的增进而线性增进。

2×2天线设置的MIMO体系和2×4天线设置的MIMO体系，其极限容量是差不多大的，由于“N”都是2，可是这并不是说“M”的“4”就没有效。现实上，发射天线数目的翻倍，起到了分集浸染，改进了吸取端信噪比，增进了下行容量，进步了下行速度。

我们可以简朴的将其领略为木桶短板效应。能吸取到的信号质量取决于N、M中较小的那一个，也就说你发射的再多，我吸取天线的就这么几根，别的都是挥霍;可能你发射的就那么一点，我吸取天线再多，也是白费，不是很精确，可以做这么一个领略。

再进一步领略MIMO技能，可以分为两部门。

当多天线在发射信号时，建造统一个数据流的差异版本，别离在差异的天线举办编码、调制，然后发送;吸取机操作空间平衡器疏散吸取信号，然后解调、解码，将统一数据流的差异吸取信号归并，还原为初始数据，这个进程我们一样平常称其为空间分集，将信号分隔传输，这样可以担保信号的靠得住性。

虽然，假如多天线把一个高速的数据流支解为几个速度较低的数据流，别离在差异的天线举办编码、调制，然后发送。天线之间彼此独立，吸取机操作空间平衡器疏散吸取信号，然后解调、解码，将几个数据流归并，还原初始信号，这个进程一样平常叫做空分复用，其目标是为了进步信息传送服从。

空间分集和空分复用是MIMO技能中的两个要害技能，担保了MIMO技能能为用户面带来更好的LTE速度感知——既靠得住又高效。

4*4 MIMO技能，中国移动B41专属?

事变道理我们知道了，那么这个MIMO技能在现实糊口中的事变场景是怎么样的呢?

小编做了一张图，供各人参考。

上图我们可以看到，2*2MIMO技能是指运营商基站侧配备有两个天线举办双数据传播输，此时手机终端的两个吸取天线对双数据流举办吸取;2*4 MIMO也是同样的原理。

所谓的4*4 MIMO，无非就是基站4发手机4收，有4个数据流并发，与传统2*2 MIMO对比速度翻倍，就比如双车道变为四车道一样，是路变宽了而不是换了条路。

此刻网上有个说法，说是4*4 MIMO技能只支持移动的B41频段，并称中国联通、电信没有4*4 MIMO，由于这个技能是跟“频段有关”，那么题目来了，果然云云吗?

我们来别离答复上述题目。

第一，4*4MIMO技能只支持移动B41频段?中国联通、电信都没有?

起首，从MIMO技能的道理来看，这个技能跟频段是没有什么肯定相关的，，假如然的有相关，那么支持中国移动某一频段的4*4 MIMO必要4根吸取天线，支持电信的再来4根，支持联通的再来4根，作为全网通手机而言，要支持三网的4*4 MIMO起码必要16根天线，并且只是支持个中一个频段，好比中国移动有D、E、F等频段，联通电信也有好几个频段...

很多网友暗示这个技能是中国移动B41频段专属，联通、电信不支持，为此，小编特意咨询了青岛联通内部事恋职员，获得的回覆是：“现网的LTE都是4*4的”。

这也就是说，中国联通的LTE基站是支持4*4 MIMO的，并且现网LTE基站都支持4*4 MIMO多天线技能，这也就印证了4*4 MIMO技能不是中国移动B41频段专属，该技能与频段并没有什么相关。

其次，为什么会有只有中国移动B41频段支持4*4 MIMO这个说法呢?并且网上的搜刮功效许多都是“4*4 MIMO只支持中国移动B41频段”，这个说法是怎么来的呢?

（编辑：湖南网）

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