MIMO技术中的各种增益分析

1.阵列增益

由于接收机对接收信号做的相干合并而获取的平均接收信噪比的提高。在发送端不知道信道信息的情况下，MIMO信道可以获得的阵列增益与接收天线数成正比。

2.分集增益

接收分集：被用于SIMO信道，分集阶数的最大值等于接收天线的数目。
发射分集：常用于MISO信道，可以在发射机已知或未知下行信道状态信息的情况下进行。时空编码技术是一种特殊的发射分集，依靠特定编码方案，在无下行信道信息情况下，仍有较好性能。
收发联合分集：用于MIMO信道：发射与接收机之间 M*N个路径，分集阶数小于等于M*N。
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原文：https://blog.csdn.net/limao693/article/details/73251319?utm_source=copy

3.复用增益
若各收发天线距离足够远，保证信道独立，并且接收机具有理想信道信息，则可有效分离各数据流。接收机可用最大似然(ML)、迫零(Zero Forcing,ZF)、误差平方和均值最小(Minimum Mean Square Error, MMSE)等方法对信号检测。

分集增益原理

无线信号在复杂的无线信道中传播产生Rayleigh衰落，在不同空间位置上其衰落特性不同。如果两个位置间距大于天线之间的相关距(通常相隔 $10\lambda$ 以上)，就认为两处的信号完全不相关。这样就可以实现信号空间分集接收。

　　
传统上通过分集提供独立的衰落信道在接收机接收多个发射信号的副本。从中提取发射信号。当不同的信息比特经过独立的衰落，所有的副本同时深衰落的概率非常的小，这样，接收机可以从衰落较轻的接收信号提取发送的比特。
　　
在MIMO通信中，空时编码(STC)将数据分成多个数据子流在多个天线上同时发射，建立了空间分离和时间分离之间的关系，通过在发射天线间的时域引入编码冗余得到分集增益。

分集阶数diversity order指独立的衰落支路数。分集阶数越多，可以获得的最大分集增益越大，对系统性能改善越多；
若每对收发天线间的衰落都独立，则分集阶数=发射天线数Nt×接收天线数Nr。

在多径信道下分集阶数还会增加，分集阶数=发射天线数Nt×接收天线数NrX信道多径数L。
实际空时码的设计会降低分集增益

分集增益diversity定义：d=-lim (lg(Pe)/lg (SNR))，为信噪比SNR趋于无穷时的极限值。若 $p_{e}$ ~ $1/(SNR)^{L}$ ，则L为分集增益。

系统误码率Pe=α * (SNR)^ -d, 前面的系数α和原来的系数相比就是获得的编码增益，分集增益确定的是误码曲线的斜率slope，编码增益确定的是误码曲线的平移距离。

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