Trong giao tiếp không dây, multiple-input multiple-output, (MIMO) là khái niệm sử dụng nhiều anten ở cả máy phát và máy thu để có được sự cải thiện về hiệu suất. Nó là một trong những công nghệ ăng ten thông minh mới được giới thiệu. Chú ý rằng các đầu vào và đầu ra là các thuật ngữ về kênh radio mà mang các tín hiệu, không phải thuật ngữ về ăng-ten. Trong thế giới thực, dung lượng và hoạt động của truyền thông không dây thường bị giới hạn bởi hai yếu tố lớn: đa đường và nhiễu đồng kênh. Đa đường là một tình trạng phát sinh khi một tín hiệu truyền trải qua phản xạ từ những vật cản khác nhau trong môi trường truyền dẫn. Điều này gây ra nhiều tín hiệu đến máy thu từ các hướng khác nhau. Nhiễu đồng kênh là sự giao thoa giữa hai tín hiệu hoạt động ở cùng tần số. Điều này thường được gây ra bởi một tín hiệu từ một tế bào khác nhau chiếm các dải tần số như nhau. Ăng-ten thông minh là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất mà sẽ cho phép công suất cao hơn trong mạng không dây bằng cách giảm ảnh hưởng đa đường và nhiễu đồng kênh. Trong một hệ thống ăng-ten thông minh các array của nó không phải là thông minh, đó là xử lý tín hiệu kỹ thuật số mà làm cho chúng thông minh [4]. Gần đây, các nghiên cứu về công nghệ MIMO đa người dùng đã được phổ biến. MIMO được sử dụng bởi vì nó có khả năng để đối phó hiệu quả với các vấn đề gây ra bởi kênh đa đường.
Ý tưởng chính của MIMO là sử dụng nhiều anten cho cả bên phát và bên thu nhằm làm tăng dung lượng kênh không dây. Dung lượng được thể hiện như tốc độ dữ liệu tối đa đạt được cho một xác suất thấp tùy ý của lỗi. Do đó, các nghiên cứu
hướng tới phát triển các chương trình và mã nguồn mà nó sẽ cho phép hệ thống đạt tới giới hạn dung lượng Shannon của chúng.
Chúng ta khảo sát hệ thống MIMO với một array phát của anten MT và một array thu của anten MR, như sơ đồ khối trên hình 3.6 dưới đây:
Hình 3.6 Sơ đồ khối hệ thống MIMO
Ma trận được truyền phát là ma trận s1 cột M‟T có si là thành phần thứ I, được phát từ anten i. Khảo sát kênh Gauss giống với các thành phần của s được khảo sát là các biến Gauss độc lập được phân phối giống nhau (IID). Nếu kênh là biết trước ở bên phát, thì có thể cho rằng tín hiệu được phát từ mỗi anten có công suất bằng nhau là Es/MT. Ma trận hiệp phương sai cho tín hiệu phát được biểu diễn như sau:
(3.3)
Trong đó Es là công suất ngang không phân biệt bộ phát của một số anten MT và IMT là một ma trận xác định M‟T MT . Điều đó có thể cho thấy rằng ma trận kênh là biết được ở bên thu nhưng không biết được ở bên phát. Có thể ước tính ma trận kênh tại bên thu bằng cách phát đi một chuỗi training. Các thành phần của H có thể xác định hoặc ngẫu nhiên. Mỗi nhánh thu MR có công suất nhiễu độc lập N0. Bộ thu hoạt động theo nguyên lý dò tối đa trên anten thu MR . Khi tổng công suất thu bằng tổng công suất phát, SNR có thể biểu diễn theo phương trình sau:
(3.4)
Do đó, vector thu được có thể biểu diễn như sau:
(3.5) Trong đó, y: vector thu S: vector phát w: vector nhiễu H: ma trận kênh (3.6) Hình 3.7 Ma trận kênh