天线技能 - MIMO vs SISO

固然单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）这两个词语源于操纵工程，但现在提及RF天线时，每每谈判到SISO和MIMO。在操纵工程中，SISO体系只有一个输入和一个输出，比方只有两个端口的DUT，可用双端口矢量网络阐发仪（VNA）来丈量DUT，以猎取S参数的2×2矩阵（S11、S12、S21、S22）。操纵工程中的MIMO是指具有恣意数目或组合的多个输入和多个输出的体系。具有“n”个输入和“m”个输出的MIMO体系终极将具有次序为nxm的信道矩阵。

在RF的工程设计中，论及天线时，SISO和MIMO实用于两台或多台设置装备摆设之间的通讯信道大概具有的天线“输入”和天线“输出”数目。在此情形下，在SISO RF体系中，仅一台设置装备摆设的单根天线与另一台设置装备摆设的单根天线举行通讯。差别于操纵工程，“输入”和“输出”数目并非是指通讯体系的输入和输出，而是指纳入空间多路复用方案中的天线。借助MIMO RF天线，一台设置装备摆设的放射天线数目和另一台设置装备摆设的吸收天线数目决定MIMO信道的次序（TX天线×RX天线）。

借助SISO天线体系，一台设置装备摆设放射的信号将与情况相互作用，并被汲取或反射，详细取决于此类情况变量。终极，从SISO天线体系放射的信号能量可从一条或多条空间路径到达吸收天线。在此情形下，最抱负的路径是信号能量最高的路径，由于此路径的衰减或失真水平通常很小。而来自其他路径的信号现实上大概孕育发生滋扰，此类信号大概因与情况相互作用而降级或耽误。

借助MIMO体系，此类从一台设置装备摆设到另一台设置装备摆设的多条空间路径用于加强两台设置装备摆设之间的通讯，大概增添正在利用的有用流数目，大概进步通讯信道的可靠性。这两种要领均可增添信道数目，大概进步信道质量、淘汰错误以及更有用地使用信道容量，从而进步吞吐量。

一种要领是可利用空时放射分集（STTD），通过多个空间信道向吸收机发送具有差别编码的多个信号副本，加强通讯链路。该要领可进步信号的信噪比（SNR），这意味着位错误更少，对通讯链路极限的吞吐量更高。通常，该要领会随着利用的天线数目增添而到达收益递减点，从而孕育发生现实极限。

另一种要领是利用每条空间分集路径（即空间支解多路复用）同时向另一台设置装备摆设发送差别的信号，从而孕育发生分外通讯流。在吸收端，此类并行流可分成多个信道，而这在有利条件下，可有用进步吞吐量。

MIMO体系可设计成采纳恣意一种要领，详细取决于通讯链路的最佳效果。为此，MIMO体系必要一种确定空中接口和空间分集选项质量并决定怎样最佳优化链路的要领。

假如联合利用波束形成/波束操纵技能与MIMO技能，则该体系可得到加强。借助波束形成/波束操纵，可修改天线偏向图，以更好地立室从一台设置装备摆设至另一台设置装备摆设的空间路径，从而进步增益并确保MIMO链路实现最佳效果。通过这些要领，在特定条件下，MIMO链路在吞吐量（乃至是信号可靠性）方面大概优于SISO链路。但MIMO体系必要分外RF硬件、信号路径、天线及模仿/数字信号处置惩罚硬件。在特定条件下，因为MIMO体系通常设计有更得当在矩阵制造的天线（比方贴片天线），且在雷同形状系数下大概次于SISO天线，是以，思量到天线性能，单根优化天线的性能大概优于MIMO体系。

但MIMO技能的重要用例之一是支持从单个基站或路由器至多台用户设置装备摆设的蜂窝或IoT通讯。可通过非常庞大的MIMO基站，同时办事数百台用户设置装备摆设，而SISO体系则险些无法餍足很高的吞吐量和可靠性需求。