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(kuò)展無(wú)線(xiàn)區(qū)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(xiàn)在才應(yīng)用于晶片層級(jí)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(yùn)作和效能。當(dāng)應(yīng)用于WLAN時(shí)，有些MIMO技術(shù)能與現(xiàn)時(shí)的WLAN標(biāo)準(zhǔn)(如802.11a、802.11b與802.11g)相容，因而能擴(kuò)充其傳輸范圍；相反，有些MIMO技術(shù)則只能用于與一般WLAN標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)，(圖1)闡述了其基本概念。根據(jù)MIMO改良者Jack Salz在1965年觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，雖然MIMO系統(tǒng)可能包含有線(xiàn)連結(jié)的裝置，但整個(gè)系統(tǒng)通常是無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，例如多重天線(xiàn)系統(tǒng)、3G行動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)(無(wú)線(xiàn)系統(tǒng))中所使用的Code Division Multiple Access(CDMA)系統(tǒng)，甚至是使用多條電話(huà)線(xiàn)產(chǎn)生串音(crosstalk)的DSL系統(tǒng)(有線(xiàn)系統(tǒng))。
　　 

　


本文將先介紹MIMO的歷史背景和運(yùn)作，并討論MIMO能將WLAN傳輸范圍擴(kuò)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(dāng)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(qū)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(yīng)用的研究報(bào)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(bào)告。值得注意的是，Jack Winters將Salz于1985的報(bào)告加以擴(kuò)充，應(yīng)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(qiáng)烈的市場(chǎng)需求，現(xiàn)今許多WLAN、Wi-Max與行動(dòng)通訊公司均已提供(或計(jì)劃提供)以MIMO技術(shù)為基礎(chǔ)的解決方案。MIMO具有多項(xiàng)功能，如傳輸波束成形(Transmit Beamforming)/最高比結(jié)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(dǎo)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(xiàng)可相互運(yùn)作且可擴(kuò)充的WLAN MIMO技術(shù)。這些領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商將共同努力為消費(fèi)者帶來(lái)廣為接受的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。
MIMO技術(shù)優(yōu)勢(shì)
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(shù)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(shè)計(jì)工程師會(huì)否應(yīng)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(tǒng)種類(lèi)而定。
在過(guò)去20年來(lái)，許多MIMO的技術(shù)與應(yīng)用均相當(dāng)成功，其中包含：