无线通讯作为新式的通讯技能在日常日子中的效果越来越大。近年来，无线局域网技能开展迅速，但无线局域网的功能、速度与传统以太网比较还有必定距离，因而怎么进步无线网络的功能和容量日益显得重要。
IEEE802.11g作业在2.4GHz频段上[2]，该规范可以与IEEE802.11b的WiFi体系彼此连通，共存于同一接入点(AP)的网络里，可保证后向兼容性。这样原有的WLAN体系可以滑润地向高速无线局域网过渡，延长了IEEE 802.11b产品的运用寿命，可下降用户的出资。但关于往后在无线局域网中要展开的多媒体事务来说，最高为54 Mb/s的数据速率还远远不够。因而IEEE现已建立802.11n作业小组，以拟定一项新的高速无线局域网规范IEEE 802.11n。该规范选用多输入多输出(MIMO)技能和OFDM技能，计划将WLAN的传输速率从54 Mb/s添加至108 Mb/s以上，完结与百兆有线网的无缝结合，其最高数据速率可达320 Mb/s，将成为IEEE 802.11g之后的另一重要规范。
1 MIMO-OFDM技能
1.1正交频分复用技能
OFDM技能其实是多载波调制(MCM)的一种。其主要思维是：将信道分红许多正交子信道，在每个子信道上进行窄带调制和传输，这样既减少了子信道之间的彼此搅扰，一起又进步了频谱运用率。因为每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因而每个子信道上的频率挑选性式微是平整的，大大消除了符号间搅扰。图1所示为频分复用(FDM)信号频谱与OFDM信号频谱的比较。
各个子信道中的正交调制宽和调可以选用逆快速傅立叶改换(IFFT)和快速傅立叶改换(FFT)办法来完结，跟着大规模集成电路技能与数字信号处理(DSP)技能的开展，IFFT和FFT都十分简略完结。FFT的引进，大大下降了OFDM完结的杂乱性，提升了体系的功能。图2所示为OFDM发送接纳机结构。
无线数据事务一般都存在非对称性，即下行链路中传输的数据量要远远大于上行链路中的数据传输量。因而不管从用户高速数据传输事务的需求，仍是从无线通讯本身来考虑，都期望物理层支撑非对称高速数据传输，而OFDM简略通过运用不同数量的子信道来完结上行和下行链路中不同的传输速率。
现在，OFDM结合时空编码、分集、搅扰(包含符号间搅扰和邻道搅扰)按捺以及智能天线技能，最大程度地进步了物理层的可靠性。如再结合自适应调制、自适应编码以及动态子载波分配、动态比特分配算法等技能，功能可进一步优化[3]。
同单载波体系比较，OFDM还存在一些缺陷，如易受频率差错的影响，存在较高的峰值均匀功率比(PAR)。
1.2多输入多输出技能
MIMO技能是无线通讯范畴智能天线技能的重大突破。该技能能在不添加带宽的状况下成倍地进步通讯体系的容量和频谱运用率。普遍认为，MIMO将是新一代无线通讯体系有必要选用的要害技能。
在室内，电磁环境较为杂乱，多径效应、频率挑选性式微和其他搅扰源的存在使完结无线信道的高速数据传输比有线信道困难。一般多径效应会引起式微，被视为有害要素。可是研讨结果标明，关于MIM0体系来说，多径效应可以作为一个有利要素加以运用。MIMO体系在发射端和接纳端均选用多天线(或阵列天线)和多信道。MIMO的多输入多输出是针对多径无线信道来说的。图3所示为MIMO体系的原理图。传输信息流S(k)通过空时编码构成N个信息子流Ci(k)，i=1……N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接纳天线接纳。多天线接纳机运用先进的空时编码处理可以分隔并解码这些数据子流，然后完结最佳的处理。
这N个信息子流一起发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并不添加带宽。若各发射接纳天线间的通道呼应独立，则MIMO体系可以发明多个并行空间信道。通过这些并行空间信道独登时传输信息，使得数据传输率得以进步。
MIMO将多径无线信道与发射、接纳视为一个全体进行优化，然后完结高的通讯容量和频谱运用率。这是一种近于最优的空域时域联合的分集和搅扰抵消处理。
体系容量是表征通讯体系的重要标志之一，标明了通讯体系最大传输率。关于发射天线数为N，接纳天线数为M的MIMO体系，假定信道为独立的瑞利式微信道，N、M很大，则信道容量C近似为公式(1)。
C=[min(M,N)]Blog2(ρ/2)(1)
其间B为信号带宽，ρ为接纳端均匀信噪比，min(M,N)为M，N的较小者。公式(1)标明，功率和带宽固守时，MIMO的最大容量或容量上限随最小天线数的添加而线性添加。而在相同条件下，在接纳端或发射端选用多天线或天线阵列的一般智能天线体系，其容量仅随天线数的对数添加而添加。因而，MIMO技能关于进步无线局域网的容量具有极大的潜力。
1.3选用MIMO技能的OFDM体系
跟着无线通讯技能的飞速开展，人们对无线局域网功能和数据速率的要求也越来越高。IEEE802.11a和IEEE802.11g规范支撑的最高为54Mb/s的数据速率显得有些低。理论上，作为高速无线局域网中心的OFDM技能，恰当挑选各载波的带宽和选用纠错编码技能可以彻底消除多径式微对体系的影响。因而假如没有功率和带宽的约束，可以用OFDM技能完结任何传输速率。而选用其他技能，当数据速率添加到某一数值时信道的频率挑选性式微会占有主导地位，此刻不管怎样添加发射功率也杯水车薪。这正是OFDM技能适用于高速无线局域网的原因。实际上，为了进一步添加体系的容量，进步体系传输速率，运用多载波调制技能的无线局域网需求添加载波的数量，这会添加体系杂乱度，增大体系带宽，对现在带宽受限和功率受限的无线局域网体系不太合适。而MIMO技能能在不添加带宽的状况下成倍地进步通讯体系的容量和频谱运用率，因而将MIMO技能与OFDM技能相结合是下一代无线局域网开展的趋势。研讨标明，在瑞利式微信道环境下，OFDM体系十分合适运用MIMO技能来进步容量。
MIMO-OFDM体系有多个发送天线，多个接纳天线。在发送端和接纳端各设置多重天线，可以供给空间分集效应，战胜电波式微的不良影响。这是因为组织恰当的多副天线供给多个空间信道，不会悉数一起遭到式微。输入的比特流经串并改换分为多个分支，每个分支都进行OFDM处理，即通过编码、交错、正交起伏调制(QAM)映射、刺进导频信号、IFFT改换、加循环前缀等进程，再经天线发送到无线信道中；接纳端进行与发射端相反的信号处理进程，例如：去除循环前缀、FFT改换、解码等等，一起进行信道估量、守时、同步、MIMO检测等技能，来彻底康复本来的比特流。
2 完结MIMO-OFDM技能的要害
MIMO-OFDM技能是OFDM和MIMO技能结合发生的一种新技能，其通过在OFDM传输体系中选用阵列天线完结空间分集，进步了信号质量。因为运用了时刻、频率和空间3种分集技能，因而使无线体系对噪声、搅扰、多径的容限大大添加。
完结MIMO-OFDM技能需求完结以下要害规划：
(1)发送分集
MIMO与OFDM调制办法相结合，对下行信道选用时延分集。时延分集完结简略、功能优秀，又没有反应要求。完结办法是让第2副天线宣布的信号比第1副天线宣布的信号推迟一段时刻。发送端引证这样的时拖延，可使接纳的信道呼应得到频率挑选性。如选用恰当的编码和交叉，接纳端可以取得“空间-频率”分集增益而不需预知信道状况。
(2)空间复用
为进步数据传输速率，可以选用空间复用技能。把1个传输速率相对较高的数据流分割为1组相对速率较低的数据流，别离在不同的天线对不同的数据流独立编码、调制和发送，一起运用相同的频率和时隙。每副天线可以通过不同的独立的信道滤波发送信号。接纳机运用空间均衡器别离信号，然后解调、译码宽和复用，康复出原始信号。
(3)接纳分集和搅扰消除
假如基台和用户终端一侧用3副接纳天线，可取得接纳分集的效果。运用最大比值兼并(MRC)将多个接纳机的信号兼并，可得到最大信噪比(SNR)，具有抑止天然搅扰的优点。可是，如有2个数据流彼此搅扰，或许从频率再运用的邻近地区传来搅扰，MRC就不能起抑止效果。这时，运用最小的均方差错(MMSE)可使每一有用信号与其估量值的均方差错最小，然后使信号搅扰噪声比(SINR)最大。
(4)软译码
MRC和MMSE算法生成软判定信号，供软解码器运用。软解码和SINR加权组合结合运用，可能对频率挑选性信道供给3？4dB的功能增益。
(5)信道估量
信道估量的意图在于辨认每组发送天线与接纳天线之间的信道冲激呼应。从每副天线宣布的练习子载波都是彼此正交的，可以仅有地辨认每副发送天线到接纳天线的信道。练习子载波在频率上的距离要小于相干带宽，因而可以运用内插取得练习子载波之间的信道估量值，并依据信道的时延扩展，完结信道内插的最优化。在下行链路中，逐帧向一切用户播送发送专用信道标识时隙；在上行链路中，因为移动台宣布的事务可以构成时隙，并且信道在时隙与时隙之间会发生变化，因而需求在每个时隙内包含练习和数据子载波。
(6)同步
上行和下行链路传达之前，都需求同步时隙，以便施行相位、频率对齐及频率差错估量。时隙按以下办法构成：在偶数序号子载波上发送数据与练习符号，而在奇数序号子载波设置为零。这样通过IFFT改换之后，得到的时域信号就会被重复，愈加有利于信号的检测。
(7)自适应调制和编码
为每个用户装备链路参数，可以最大极限地进步体系容量。依据两个用户特定方位和时刻内的INR计算特征，以及用户对服务质量(QoS)的要求，有多种编码与调制计划用于在用户数据流的基础上完结最优化。QAM等级可以介于4到64，编码可以包含凿孔卷积编码与Reed-solomon编码。因而存在6种调制和编码等级。在2MHz的信道带宽内，编码形式1？6别离关于1.1？6.8Mb/s的数据传输速率。下行链路中，在运用空间复用的状况下，上述速率可以被加倍。链路适配层算法可以在SINR计算特性的基础上，挑选运用最佳的编码形式。
现在正在开发的WLAN设备可以完结最大为108Mb/s的传输速率。客户端支撑MIMO-OFDM技能时的传输速率为108Mb/s，客户端不支撑MIMO OFDM技能时的传输速率为54 Mb/s。
3 结束语
MIMO技能和OFDM技能在各自的范畴都发挥了巨大的效果，现在将MIMO与OFDM相结兼并使用到下一代无线局域网中，是无线通讯的一个研讨热门，将使无线局域网向着更高速率、更大容量、更好功能的方向开展。
4 参考文献
[1]IEEE802.11Part11, Wireless LAN Medium Access Control
(MAC)andPhysicalLayer (PHY) Specifications [S].
[2]IEEE802.11g,Further High-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band [S].
[3]佟学俭,罗涛.OFDM移动通讯技能原理与使用 [M]. 北京:人民邮电出版社, 2003.
