无线通信系统可以利用的资源：时间、频率、功率、空间。LTE系统中，对空间资源和频率资源进行了重新开发，大大提高了系统性能。多天线技术通过在收发两端同时使用多根天线，扩展了空间域，充分利用了空间扩展所提供的特征，从而带来了系统容量的提高。

1.MIMO的定义

广义定义：多进多出（Multiple-Input Multiple-Output）

多个输入和多个输出既可以来自于多个数据流，也可以来自于一个数据流的多个版本。按照这个定义，各种多天线技术都可以算作MIMO技术。

 MIMO分类

狭义定义：多流MIMO——提高峰值速率

多个信号流在空中并行传输，按照这个定义，只有空间复用和空分多址可以算作MIMO。

2.MIMO技术的分类

从MIMO的效果分类：

传输分集（Transmit Diversity）

利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，发射或接收一个数据流，避免单个信道衰落对整个链路的影响。传输分集就是传输相同的数据（可能形式上不一样），来提高传输的可靠性，提高传输的质量。

波束赋形（Beamforming）

利用较小间距的天线阵元之间的相关性，通过阵元发射的波之间形成干涉，集中能量于某个（或某些）特定方向上，形成波束，从而实现更大的覆盖和干扰抑制效果。

空间复用（Spatial Multiplexing）

利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向一个终端/基站并行发射多个数据流，以提高链路容量（峰值速率）。空间复用是多个天线发送不同的数据，目的提高信道容量，或者说提高传输数据的数量。

空分多址（SDMA）

利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性，向多个终端并向发射数据流，或从多个终端并行接收数据流，以提高用户容量。

从是否在发射端有信道先验信息分：

闭环（Close-Loop）MIMO：通过反馈或信道互异性得到信道先验信息

开环（Open-Loop）MIMO：没有信道先验信息

分集和复用可以看做对资源的利用方式。复用就是将资源（部分和全部MIMO信道）用于传输不同信息，而分集是指多个独立MIMO信道中发送相同信息的信道数，如4根发送天线如果都用来发送不同信息，复用度为4，这时就不会有分集。当把相同信息经过编码后（如简单的重复4次），经过不同的天线发送出去，则分集为4 ，复用为0。分集决定性能，复用决定了传输效率。在实际应用中，通常需要折中考虑，即在满足性能情况下尽量选用大的复用度。

3. MIMO系统的极限容量

收发两端同时采用2天线为例：

2*2MIMO

MIMO系统的极限容量的本质：等效于多个正交并行子信道—即发射或者接收的最小个数；

MIMO矩阵算法

MIMO系统的极限容量：如果信道信息发端未知，发射机只能在每个传输管道上等功率分配发送功率；如果信道信息发端已知，发射机能通过Water-filling算法优化功率分配使得容量最大化。

下行MIMO技术使用场景