Što je MIMO?

1.   Što je MIMO?

U ovoj eri međusobne povezanosti, mobilni telefoni, kao prozor za našu komunikaciju s vanjskim svijetom, čini se da su postali dio našeg tijela.

Ali mobilni telefon ne može sam surfati internetom, komunikacijska mreža mobilnog telefona za čovjeka je postala jednako važna kao voda i struja.Dok surfate internetom, ne osjećate važnost ovih heroja iza scene.Kad jednom odeš, osjećaš se kao da više ne možeš živjeti.

Bilo je vremena, internet na mobilnim telefonima se naplaćivao prema prometu, prihod prosječne osobe je nekoliko stotina novčića, ali 1MHz je trebao potrošiti novčić.Dakle, kada vidite Wi-Fi, osjećat ćete se sigurno.

Pogledajmo kako izgleda bežični usmjerivač.

8 antena, izgleda kao pauci.

Može li signal proći kroz dva ili više zidova?Ili će se brzina interneta udvostručiti?

Ove efekte može postići ruter, a to se postiže s mnogo antena, poznate MIMO tehnologije.

MIMO, što je Multi-input Multi-output.

Teško je to zamisliti, zar ne?Što je Multi-input Multi-output, kako antene mogu postići sve efekte?Kada surfate internetom putem mrežnog kabela, veza između računala i interneta je fizički kabel, očito.Sada zamislimo da koristimo antene za slanje signala kroz zrak pomoću elektromagnetskih valova.Zrak se ponaša kao žica, ali je virtualan, kanal za prijenos signala koji se naziva bežični kanal.

Dakle, kako možete učiniti internet bržim?

Da, u pravu si!To se može riješiti s još nekoliko antena, još nekoliko virtualnih žica zajedno za slanje i primanje podataka.MIMO je dizajniran za bežični kanal.

Kao i bežični usmjerivači, 4G bazna stanica i vaš mobilni telefon rade istu stvar.

Zahvaljujući MIMO tehnologiji, koja je usko integrirana s 4G, možemo doživjeti veću brzinu interneta.Istovremeno, troškovi mobilnih operatera značajno su smanjeni;možemo potrošiti manje kako bismo iskusili bržu i neograničenu brzinu interneta.Sada se konačno možemo riješiti ovisnosti o Wi-Fi-ju i stalno surfati internetom.

Sada, da vam predstavim što je MIMO?

2.MIMO klasifikacija

Prije svega, MIMO koji smo ranije spomenuli odnosi se na značajno povećanje mrežne brzine pri preuzimanju.To je zato što za sada imamo mnogo veću potražnju za preuzimanjima.Razmislite o tome, možete preuzeti desetke GHz videozapisa, ali prenosite uglavnom samo nekoliko MHz.

Budući da se MIMO naziva višestrukim ulazom i višestrukim izlazima, više putanja prijenosa stvara više antena.Naravno, ne samo da bazna stanica podržava prijenos s više antena, već i mobilni telefon mora zadovoljiti prijem s više antena.

Provjerimo sljedeći jednostavan crtež: (U stvari, antena bazne stanice je ogromna, a antena mobilnog telefona je sićušna i skrivena. Ali čak i s različitim mogućnostima, one su na istim komunikacijskim pozicijama.)

Prema broju antena baznih stanica i mobilnih telefona, može se podijeliti u četiri tipa: SISO, SIMO, MISO i MIMO.

SISO: jedan ulaz i jedan izlaz

SIMO: jedan ulaz i više izlaza

MISO: višestruki ulaz i jedan izlaz

MIMO: višestruki izlaz i višestruki izlaz

Počnimo sa SISO:

Najjednostavniji oblik može se definirati u terminima MIMO kao SISO – Single Input Single Output.Ovaj odašiljač radi s jednom antenom kao prijemnikom.Nema raznolikosti, niti je potrebna dodatna obrada.

Postoji jedna antena za baznu stanicu i jedna za mobilni telefon;ne ometaju jedni druge — put prijenosa između njih jedina je veza.

Nema sumnje da je takav sustav vrlo krhak, mala je cesta.Sve neočekivane situacije izravno će predstavljati prijetnju komunikaciji.

SIMO je bolji jer je prijem telefona pojačan.

Kao što vidite, mobilni telefon ne može promijeniti bežično okruženje, pa se sam mijenja – mobilni telefon sebi dodaje antenu.

Na ovaj način poruka poslana s bazne stanice može doći do mobitela na dva načina!Samo što oba dolaze s iste antene na baznoj stanici i mogu slati samo iste podatke.

Kao rezultat toga, nije važno ako izgubite neke podatke na svakoj ruti.Sve dok telefon može primiti kopiju s bilo kojeg puta, iako maksimalni kapacitet ostaje isti na svakoj ruti, vjerojatnost uspješnog primanja podataka se udvostručuje.To se također naziva različitost primanja.

Što je MISO?

Drugim riječima, mobitel i dalje ima jednu antenu, a broj antena u baznoj stanici povećan je na dvije.U ovom slučaju, isti podaci se prenose s dvije antene odašiljača.A prijemna antena tada može primiti optimalan signal i točne podatke.

Prednost korištenja MISO-a je u tome što se više antena i podaci premještaju s prijamnika na odašiljač.Bazna stanica i dalje može slati iste podatke na dva načina;nije važno ako izgubite neke podatke;komunikacija se može odvijati normalno.

Iako je maksimalni kapacitet ostao isti, uspješnost komunikacije se udvostručila.Ova metoda se također naziva prijenos različitosti.

Na kraju, razgovarajmo o MIMO-u.

Postoji više od jedne antene na oba kraja radijske veze, a to se naziva MIMO – višestruki ulaz višestruki izlaz.MIMO se može koristiti za pružanje poboljšanja u robusnosti kanala kao i propusnosti kanala.Bazna stanica i mobilna strana mogu koristiti dvije antene za neovisno slanje i primanje, a to znači da se brzina udvostručuje?

Na ovaj način postoje četiri rute prijenosa između bazne stanice i mobilnog telefona, što se čini puno kompliciranijim.Ali da budemo sigurni, budući da i bazna stanica i strana mobilnog telefona imaju 2 antene, može slati i primati dva podatka istovremeno.Dakle, koliko se povećava maksimalni kapacitet MIMO-a u usporedbi s jednim putem?Iz prethodne analize SIMO-a i MISO-a čini se da maksimalni kapacitet ovisi o broju antena s obje strane.

MIMO sustavi su općenito kao A*B MIMO;A označava broj antena bazne stanice, B označava broj antena mobilnih telefona.Razmislite o 4*4 MIMO i 4*2 MIMO.Što mislite koji je kapacitet veći?

4*4 MIMO može slati i primati 4 kanala istovremeno, a njegov maksimalni kapacitet može doseći 4 puta veći kapacitet od SISO sustava.4*2 MIMO može doseći samo 2 puta SISO sustav.

Ovo korištenje višestrukih antena i različitih putova prijenosa u prostoru multipleksiranja za slanje višestrukih kopija različitih podataka paralelno radi povećanja kapaciteta naziva se prostorno podijeljeni multipleks.

Dakle, može li maksimalni prijenosni kapacitet u MIMO sustavu?Dođimo na test.

Za primjer još uvijek uzimamo baznu stanicu i mobitel s 2 antene.Koji bi bio put prijenosa između njih?

Kao što vidite, četiri staze prolaze kroz isto blijeđenje i smetnje, a kada podaci dođu do mobilnog telefona, više se ne mogu razlikovati.Nije li to isto kao jedan put?U ovom trenutku, 2*2 MIMO sustav nije isti kao SISO sustav?

Na isti način, 2*2 MIMO sustav može degenerirati u SIMO, MISO i druge sustave, što znači da je multipleks s prostornom podjelom sveden na raznolikost prijenosa ili raznolikost primanja, očekivanja od bazne stanice također su degenerirala od traženja velike brzine do osiguravajući stopu uspješnosti primanja.

I kako se MIMO sustavi proučavaju pomoću matematičkih simbola?

3.Tajna MIMO kanala

Inženjeri vole koristiti matematičke simbole.

Inženjeri su podatke s dvije antene na baznoj stanici označili kao X1 i X2, podatke s antena mobilnih telefona kao Y1 i Y2, četiri putanje prijenosa označene su kao H11, H12, H21, H22.

Lako je izračunati Y1 i Y2 na ovaj način.Ali ponekad, kapacitet 2*2 MIMO može doseći dvostruko veći od SISO, ponekad ne može, ponekad čak postati isti kao SISO.Kako to objašnjavate?

Ovaj problem se može objasniti korelacijom kanala koju smo upravo spomenuli—što je korelacija veća, to je teže razlikovati svaki prijenosni put na mobilnoj strani.Ako je kanal isti, tada dvije jednadžbe postaju jedna, tako da postoji samo jedan način za prijenos.

Očito, tajna MIMO kanala leži u procjeni neovisnosti prijenosnog puta.Odnosno, tajna leži u H11, H12, H21 i H22.Inženjeri pojednostavljuju jednadžbu na sljedeći način:

Inženjeri su pokušali pojednostaviti H1, H12, H21 i H22, kroz neke složene promjene, jednadžbu i na kraju pretvoriti u formulu.

Dva ulaza X'1 i X'2, pomnožite λ1 i λ2, možete dobiti Y'1 i Y'2.Što znače vrijednosti λ1 i λ2?

Postoji nova matrica.Matrica s podacima samo o jednoj dijagonali naziva se dijagonalna matrica.Broj podataka koji nisu nula na dijagonali naziva se rang matrice.U 2*2 MIMO, odnosi se na ne-nulte vrijednosti λ1 i λ2.

Ako je rang 1, to znači da je 2*2 MIMO sustav visoko koreliran u prijenosnom prostoru, što znači da MIMO degenerira u SISO ili SIMO i može samo primati i slati sve podatke u isto vrijeme.

Ako je rang 2, tada sustav ima dva relativno neovisna prostorna kanala.Može slati i primati podatke u isto vrijeme.

Dakle, ako je rang 2, je li kapacitet ova dva prijenosna kanala dvostruko veći od jednog?Odgovor leži u omjeru λ1 i λ2, koji se naziva i uvjetni broj.

Ako je uvjetni broj 1, to znači da su λ1 i λ2 isti;imaju visoku neovisnost.Kapacitet 2*2 MIMO sustava može doseći maksimum.

Ako je uvjetni broj veći od 1, to znači da su λ1 i λ2 različiti.Međutim, postoje dva prostorna kanala, a kvaliteta je drugačija, tada će sustav staviti glavne resurse na kanal s boljom kvalitetom.Na ovaj način, kapacitet 2*2 MIMO sustava je 1 ili 2 puta veći od SISO sustava.

Međutim, informacije se generiraju tijekom svemirskog prijenosa nakon što bazna stanica pošalje podatke.Kako bazna stanica zna kada treba poslati jedan ili dva kanala?

Ne zaboravite, i među njima nema tajni.Mobilni telefon će baznoj stanici poslati svoje izmjereno stanje kanala, rang prijenosne matrice i prijedloge za predkodiranje za referencu.

U ovom trenutku, mislim da možemo vidjeti da MIMO ispada takva stvar.