Hệ thống MIMO (Multiple Input Multiple Output) được định nghĩa là tuyến thông tin điểm-điểm với đa anten tại phía phát và phía thu. Những nghiên cứu gần đây cho thấy hệ thống MIMO có thể tăng đáng kể tốc độ truyền dữ liệu, giảm BER mà không cần tăng công suất hay băng thông của hệ thống nhờ các mã phân tập như STBC,STTC, V-BLAST. ..
Hình 3.1: Hình trực quan của một hệ thống MIMO 3.2.1 Các độ lợi trong hệ thống MIMO
Hệ thống MIMO sử dụng đa anten phát và thu có thể cung cấp 3 độ lợi là: độ lợi Beamforming, độ lợi ghép kênh không gian và độ lợi phân tập không gian .
Độ lợi beamforming
Beamforming giúp hệ thống tập trung năng lượng bức xạ theo hướng mong muốn giúp tăng hiệu quả công suất, giảm can nhiễu và tránh được can nhiễu tới từ các hướng không mong muốn, từ đó giúp cải thiện chất lượng kênh truyền và tăng độ
bao phủ của hệ thống. Để có thể thực hiện Beamforming, khoảng cách giữa các anten trong hệ thống MIMO thường nhỏ hơn bước sóng µλ (thông thường là µλ/2
), Beamforming thường được thực hiện trong môi trường ít tán xa. Khi môi trường tán xạ mạnh hệ thống MIMO có thể cung cấp độ lợi ghép kênh không gian và độ lợi phân tập .
Hình 3.2: Kỹ thuật Beamforming Độ lợi ghép kênh không gian (spatial multiplexing)
Hình 3.3: Ghép kênh không gian giúp tăng tốc độ truyền
Tận dụng các kênh truyền song song có được từ nhiều anten tại phía phát và phía thu trong hệ thống MIMO, các tín hiệu sẽ được phát độc lập và đồng thời tại các anten, nhằm tăng dung lượng kênh truyền mà không cần tăng công suất phát hay tăng băng thông hệ thống bằng thuật toán V-Blast (Vertical- Bell Laboratories Layered Space-Time) .
Độ lợi phân tập (spatial diversity)
Trong truyền dẫn vô tuyến, mức tín hiệu luôn thay đổi, bị fadding liên tục theo không gian thời gian và tần số, khiến cho tín hiệu tại nơi thu không ổn định, việc phân tập cung cấp cho các bộ thu các bản sao tín hiệu giống nhau qua các kênh truyền fadding khác nhau bộ thu có thể lựa chọn hay kết hợp hay kết hợp các bản sao tín hiệu này để giảm thiểu tốc độ sai bit BER, chống Fadding qua đó tăng độ tin cậy của hệ thống. Để tăng độ lợi phân tập, giảm BER và chống lại fadding, thuật toán STBC ( Space-Time Block Code) và STTC (Space-Time Trellis Code) được áp dụng .