伴随着无线通信系统大容量、高速率传输信息需求的不断增长，能有效提高频谱利用率的 MIMO 技术越来越受到人们关注，它能在不增加额外带宽和发射功率的情况下，成倍地提高系统容量和频谱效率，成为 4G 通信的关键技术之一 ^[9-10] 。 MIMO 系统的一个重要特点是能实现多径传输，并将其作为一个有利因素加以应用，同时在发送端和接收端配置多根天线，实现发送或接收的分集和复用增益，从而解决了未来无线移动通信频谱资源日益紧张的问题，并增加了系统容量，提高了传输速率 ^[11] 。

传统的无线通信系统工作模式为单发送和接收天线模式，故也称为单输入单输出（ single-input single-output ， SISO ）系统。为了在任意条件的信道上保证高质量通信，该系统需要复杂的调制解调技术和大量的频谱资源。为了有效地抑制信道衰落，研究者们提出了两种多天线技术：单发多收（ single-input multiple-output ， SIMO ）系统和多发单收（ multiple-input single-output ， MISO ）系统，后者的优势是减小了接收端设备的处理复杂度和体积。融合这两种思想，就形成了所谓的 MIMO 系统。

MIMO 技术可追溯到 1908 年，意大利人马可尼就曾利用该技术抵抗无线衰落， 20 世纪 70 年代，研究者就提出将 MIMO 技术用于无线通信系统。 20 世纪末，贝尔实验室的 Telatar 在假设接收端已获得完美信道状态信息（ channel state information ， CSI ）的情况下，分析了平坦高斯衰落信道中接收端和发送端同时使用多个天线阵元时的容量，并给出了信道容量和中断容量的精确计算公式，成为MIMO技术发展史上的里程碑 ^[12] 。

1996 年， Foschini 提出了一种多输入多输出的处理方案，即对角－贝尔实验室分层空时（ diagonal-bell laboratories layered space-time，D-BLAST ）方案 ^[13] ，从理论上探讨了信道容量的下界。 1998 年， Wolniansky 等在上述基础上，提出了 V-BLAST 方案，并建立了一个MIMO实验系统，首次在实验室中实现了 20bit/（s·Hz） 甚至更多的频谱利用率 ^[14] ，因其算法具有较高的系统容量和频谱效率被广泛采用。

同一年， Tarokh 等首次提出了空时编码（ space-time coding ， STC ）方案，并给出设计准则 ^[15] 。空时编码将空间分集和时间分集结合在一起，将信道编码、调制、发送和接收分集有机地进行结合，提高多径衰落信道的通信质量。发射端设置多个天线的结构，使系统的分集增益很大程度上依赖于发射接收天线的空间位置、发射天线的同步以及接收端抵消信道间干扰的算法复杂度。针对 STC 复杂 Viterbi 译码的缺陷， Alamouti 随后提出了更简单有效的双发单收方案，可以实现单个发送信号的独立译码，大大降低了译码的复杂度 ^[10] 。到 1999 年， Tarokh 等又提出多发单收方案，即基于正交的空时分组码（ space-time block code ， STBC ）方案 ^[16] 。上述研究为 MIMO 无线通信的进一步发展奠定了基础，推动了 MIMO 技术研究工作的迅速发展 ^[17-23] 。

MIMO技术已经成为 3G 、 4G 、 5G 无线通信领域的关键技术之一，受到通信界的普遍关注。经过近三十年的不断发展， MIMO 技术将更广泛地应用于各种现实通信系统中。 3G 移动通信合作计划（ 3GPP ）已经在无线宽带标准中增加MIMO技术的相关内容， 4G 移动通信系统中也广泛地采用了 MIMO 技术， 5G 作为 4G 的延伸，大规模天线技术（ Massive MIMO ）也已成为其中一项关键技术。特别是在无线宽带接入系统中，如 802.11n 、 802.20 等标准均引用了 MIMO 技术。此外，在其他无线通信系统中，如认知无线电、超宽带系统都已应用MIMO技术 ^[24-27] 。 C85uNdDAwF2DxTyY1qqntDWZZWbOkAWeIillLq7ss3Lrm38NxAHjVC0aq17s6PjE