1.什么是MIMO

MIMO：Multiple-Intput Multiple-Output,即多入多出系統(tǒng)，這里的入和出是相對(duì)于發(fā)射天線和接受天線構(gòu)成的天線系統(tǒng)來講。

通常的通信系統(tǒng)是單發(fā)單收，也就是SISO：Single-Input Single-Output

2.SISO系統(tǒng)信息傳輸速率受限于香濃定理

香農(nóng)給出了在高斯白噪聲干擾的，帶寬受限的信道上實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸?shù)男畔⑺俾实淖畲笾?，也就是信道容量?/p>

單根發(fā)射天線和單根接受天線之間的信道容量受限于香濃公式，想要在相同的頻譜帶寬下進(jìn)一步提升信道容量，要采用多天線技術(shù)。

3.MU-MIMO

MU-MIMO是基于多天線技術(shù)的，這個(gè)技術(shù)的物理層是多天線技術(shù)。多天線可以實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)，不僅僅是MU-MIMO。

MU-MIMO的實(shí)現(xiàn)是結(jié)合波束成型的，波束成型有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是智能天線波束成型，一種是基于全向天線的波束成型。在CWNA一書中，已經(jīng)給出了其定義。

MIMO包含2D-MIMO和3D-MIMO兩種，目前5G NR已經(jīng)有3D-MIMO的波束了，Wi-Fi 6里面還停留在2D-MIMO上。打個(gè)比方就是說利用定向天線，天線輻射可以參考手電筒打光，波束的概念就是從光束來的，手電筒打的光就是定向的光束，同理，定向天線輻射的信號(hào)就是定向的波束。如果發(fā)送和接收方同時(shí)用兩個(gè)手電筒打信號(hào)，那么一次性就可以傳遞更多的信息，這種多天線的發(fā)送方式就是MIMO。

MIMO和全雙工存在區(qū)別，MIMO模式下兩根天線，只能夠同時(shí)處于發(fā)送，或者接收狀態(tài)。而全雙工可以一根天線是發(fā)送狀態(tài)，一根是接收狀態(tài)。（PS：全雙工也可以通過EBD之類的設(shè)備，一根天線實(shí)現(xiàn)全雙工，這里不加以討論）

MIMO的概念比較多，是針對(duì)多根天線而言的，主要是兩個(gè)概念分集和復(fù)用。如果有多個(gè)通路的時(shí)候，比如有兩個(gè)通路。我們可以簡(jiǎn)單理解如下，如果兩個(gè)通路傳同一個(gè)信息，那么就是分集。如果兩個(gè)通路傳兩個(gè)不同的信息，那么就是復(fù)用。在802.11協(xié)議的相關(guān)培訓(xùn)書籍里面，這個(gè)概念實(shí)際上給的是比較粗的解釋，MIMO 實(shí)際上是分集和復(fù)用結(jié)合的技術(shù)，波束成型是發(fā)送分集。

在我們常用的路由器中都是配備了全向天線。利用全向天線實(shí)現(xiàn)定向天線實(shí)際上是基于干涉抵消的機(jī)制來做的，通過預(yù)編碼，讓數(shù)據(jù)流通過兩根天線具有一定的相位差發(fā)送出去，達(dá)到接收方接收功率疊加，或者干擾方接收功率抵消的效果。

預(yù)編碼可以通過數(shù)字編碼的形式添加相位差，目前Wi-Fi就是采用這一種。移動(dòng)通信（比如LTE或者5G NR）里面方式多了一種是電相位差，是通過基帶連接到RF這一段的線路上，通過線路的長(zhǎng)度差異來做相位差。總之，有了相位差就可以做波束成型了。2維平面上的干涉抵消就是2D-MIMO，3維平面就是3D-MIMO了。

然后需要回顧下，基于MIMO技術(shù)，可以做到多發(fā)多收?；镜腗IMO就是，一個(gè)發(fā)送者有兩根天線，一個(gè)接受者有兩根天線，發(fā)送者一次用兩根天線發(fā)，接受者用兩根天線收，然后兩倍傳輸速率，這個(gè)就是802.11n時(shí)代做的MIMO技術(shù)。