Kas yra MIMO?

1.   Kas yra MIMO?

Atrodo, kad šioje tarpusavio ryšio eroje mobilieji telefonai, kaip langas, leidžiantis bendrauti su išoriniu pasauliu, tapo mūsų kūno dalimi.

Tačiau mobilusis telefonas negali savarankiškai naršyti internete, mobiliojo telefono ryšio tinklas žmogui tapo toks pat svarbus kaip vanduo ir elektra.Naršydami internete nejaučiate šių užkulisinių herojų svarbos.Kai išeini, jautiesi, kad nebegali gyventi.

Buvo laikas, mobiliųjų telefonų internetas buvo apmokestintas srautu, vidutinės žmogaus pajamos yra keli šimtai monetų, bet 1MHz reikia išleisti monetą.Taigi, kai pamatysite „Wi-Fi“, jausitės saugūs.

Pažiūrėkime, kaip atrodo belaidis maršrutizatorius.

8 antenos, atrodo kaip vorai.

Ar signalas gali praeiti per dvi ar daugiau sienų?O gal interneto greitis padvigubės?

Šiuos efektus galima pasiekti naudojant maršrutizatorių, ir tai pasiekiama naudojant daugybę antenų, garsiąją MIMO technologiją.

MIMO, kuris yra kelių įėjimų kelių išvestis.

Sunku tai įsivaizduoti, tiesa?Kas yra kelių įėjimų daugialypė išvestis, kaip antenos gali pasiekti visus efektus?Kai naršote internete per tinklo kabelį, ryšys tarp kompiuterio ir interneto, be abejo, yra fizinis kabelis.Dabar įsivaizduokime, kai antenomis siunčiame signalus per orą naudojant elektromagnetines bangas.Oras veikia kaip laidas, bet yra virtualus, signalų perdavimo kanalas, vadinamas belaidžiu kanalu.

Taigi, kaip pagreitinti internetą?

Taip, tu teisus!Tai gali būti išspręsta dar keliomis antenomis, dar keliais virtualiais laidais duomenims siųsti ir priimti.MIMO sukurtas belaidžiam kanalui.

Kaip belaidžiai maršruto parinktuvai, 4G bazinė stotis ir jūsų mobilusis telefonas daro tą patį.

Dėl MIMO technologijos, kuri yra glaudžiai integruota su 4G, galime patirti didesnį interneto greitį.Tuo pačiu metu žymiai sumažėjo mobiliojo ryšio operatorių sąnaudos;galime išleisti mažiau, kad patirtume greitesnį ir neribotą interneto greitį.Dabar pagaliau galime atsikratyti priklausomybės nuo „Wi-Fi“ ir nuolat naršyti internete.

Dabar leiskite man pristatyti, kas yra MIMO?

2.MIMO klasifikacija

Visų pirma, MIMO, kurį minėjome anksčiau, reiškia didelį atsisiuntimo tinklo greičio padidėjimą.Taip yra todėl, kad šiuo metu turime daug didesnį atsisiuntimų poreikį.Pagalvokite apie tai, galite atsisiųsti dešimtis GHz vaizdo įrašų, bet dažniausiai įkelti tik kelių MHz.

Kadangi MIMO vadinamas keliais įėjimais ir keliais išėjimais, kelios antenos sukuria kelis perdavimo kelius.Žinoma, ne tik bazinė stotis palaiko kelių antenų perdavimą, bet ir mobilusis telefonas turi atitikti kelių antenų priėmimą.

Patikrinkime tokį paprastą brėžinį: (Tiesą sakant, bazinės stoties antena yra didžiulė, o mobiliojo telefono antena yra mažytė ir paslėpta. Tačiau net ir turint skirtingas galimybes, jos yra tose pačiose ryšio padėtyse.)

Pagal bazinės stoties ir mobiliųjų telefonų antenų skaičių galima suskirstyti į keturis tipus: SISO, SIMO, MISO ir MIMO.

SISO: viena įvestis ir viena išvestis

SIMO: viena įvestis ir kelios išvesties

MISO: kelios įvesties ir vienos išvesties

MIMO: keli išėjimai ir keli išėjimai

Pradėkime nuo SISO:

Paprasčiausią formą MIMO terminais galima apibrėžti kaip SISO – Single Input Single Output.Šis siųstuvas veikia su viena antena kaip imtuvas.Nėra jokios įvairovės ir nereikia papildomo apdorojimo.

Yra viena antena bazinei stočiai ir viena mobiliajam telefonui;jie netrukdo vienas kitam – perdavimo kelias tarp jų yra vienintelis ryšys.

Neabejotina, kad tokia sistema yra labai trapi, yra mažas kelias.Bet kokios netikėtos situacijos sukels tiesioginę grėsmę komunikacijai.

SIMO yra geresnis, nes patobulintas telefono priėmimas.

Kaip matote, mobilusis telefonas negali pakeisti belaidžio ryšio aplinkos, todėl keičiasi pats – mobilusis telefonas prideda prie savęs anteną.

Tokiu būdu iš bazinės stoties siunčiama žinutė gali pasiekti mobilųjį telefoną dviem būdais!Tiesiog jie abu yra iš tos pačios antenos bazinėje stotyje ir gali siųsti tik tuos pačius duomenis.

Dėl to nesvarbu, ar kiekviename maršrute prarasite kai kuriuos duomenis.Kol telefonas gali gauti kopiją iš bet kurio kelio, nors maksimali talpa kiekviename maršrute išlieka tokia pati, tikimybė sėkmingai gauti duomenis padvigubėja.Tai dar vadinama gavimo įvairove.

Kas yra MISO?

Kitaip tariant, mobilusis telefonas vis dar turi vieną anteną, o bazinėje stotyje antenų skaičius padidinamas iki dviejų.Tokiu atveju iš dviejų siųstuvo antenų perduodami tie patys duomenys.Ir imtuvo antena gali priimti optimalų signalą ir tikslius duomenis.

MISO naudojimo pranašumas yra tas, kad kelios antenos ir duomenys perkeliami iš imtuvo į siųstuvą.Bazinė stotis vis tiek gali siųsti tuos pačius duomenis dviem būdais;nesvarbu, jei prarasite kai kuriuos duomenis;bendravimas gali vykti įprastai.

Nors maksimali talpa išlieka ta pati, komunikacijos sėkmės rodiklis išaugo dvigubai.Šis metodas taip pat vadinamas perdavimo įvairove.

Galiausiai pakalbėkime apie MIMO.

Abiejuose radijo ryšio galuose yra daugiau nei viena antena, kuri vadinama MIMO – kelių įėjimų kelių išvestimis.MIMO gali būti naudojamas siekiant pagerinti tiek kanalo patikimumą, tiek kanalo pralaidumą.Bazinė stotis ir mobilioji pusė gali naudoti dvi antenas atskirai siųsti ir priimti, o tai reiškia, kad greitis padvigubėja?

Tokiu būdu tarp bazinės stoties ir mobiliojo telefono yra keturi perdavimo maršrutai, o tai atrodo daug sudėtingiau.Tačiau reikia įsitikinti, kad bazinė stotis ir mobiliojo telefono pusė turi po 2 antenas, todėl vienu metu gali siųsti ir priimti du duomenis.Taigi, kiek MIMO didžiausias pajėgumas padidėja, palyginti su vienu keliu?Iš ankstesnės SIMO ir MISO analizės atrodo, kad maksimali talpa priklauso nuo antenų skaičiaus abiejose pusėse.

MIMO sistemos paprastai yra A*B MIMO;A reiškia bazinės stoties antenų skaičių, B reiškia mobiliojo telefono antenų skaičių.Pagalvokite apie 4*4 MIMO ir 4*2 MIMO.Kaip manote, kuri talpa didesnė?

4*4 MIMO vienu metu gali siųsti ir priimti 4 kanalus, o jo maksimali talpa gali siekti 4 kartus daugiau nei SISO sistemos.4 * 2 MIMO gali pasiekti tik 2 kartus daugiau nei SISO sistema.

Tai naudojant kelias antenas ir skirtingus perdavimo kelius tankinimo erdvėje, norint lygiagrečiai siųsti kelias skirtingų duomenų kopijas, siekiant padidinti pajėgumą, vadinamas erdvės padalijimo tankinimu.

Taigi, ar gali būti didžiausias perdavimo pajėgumas MIMO sistemoje?Eikime į testą.

Kaip pavyzdį vis dar imame bazinę stotį ir mobilųjį telefoną su 2 antenomis.Koks būtų perdavimo kelias tarp jų?

Kaip matote, keturi keliai praeina per tą patį blukimą ir trukdžius, o kai duomenys pasiekia mobilųjį telefoną, jie nebegali atskirti vienas kito.Ar tai ne tas pats, kas vienas kelias?Šiuo metu 2 * 2 MIMO sistema nėra tokia pati kaip SISO sistema?

Lygiai taip pat 2 * 2 MIMO sistema gali išsigimti į SIMO, MISO ir kitas sistemas, o tai reiškia, kad erdvės padalijimo tankinimas sumažinamas iki perdavimo įvairovės arba priėmimo įvairovės, o bazinės stoties lūkesčiai taip pat susilpnėjo nuo didelio greičio siekimo. užtikrinant gavimo sėkmės procentą.

O kaip MIMO sistemos tiriamos naudojant matematinius simbolius?

3.MIMO kanalo paslaptis

Inžinieriai mėgsta naudoti matematikos simbolius.

Dviejų bazinės stoties antenų duomenis inžinieriai pažymėjo kaip X1 ir X2, mobiliojo telefono antenų duomenis – Y1 ir Y2, keturi perdavimo keliai buvo pažymėti kaip H11, H12, H21, H22.

Taip nesunku apskaičiuoti Y1 ir Y2.Tačiau kartais 2*2 MIMO talpa gali siekti dvigubai SISO, kartais negali, kartais net tapti tokia pat kaip SISO.Kaip jūs tai paaiškinate?

Šią problemą galima paaiškinti kanalo koreliacija, kurią ką tik paminėjome – kuo didesnė koreliacija, tuo sunkiau atskirti kiekvieną perdavimo kelią mobiliojoje pusėje.Jei kanalas yra tas pats, tada dvi lygtys tampa viena, todėl yra tik vienas būdas jį perduoti.

Akivaizdu, kad MIMO kanalo paslaptis slypi perdavimo kelio nepriklausomumo sprendime.Tai yra, paslaptis slypi H11, H12, H21 ir H22.Inžinieriai supaprastina lygtį taip:

Inžinieriai bandė supaprastinti H1, H12, H21 ir H22, atlikdami kai kuriuos sudėtingus lygties pakeitimus ir galiausiai konvertavo į formulę.

Du įėjimai X'1 ir X'2, padauginkite λ1 ir λ2, galite gauti Y'1 ir Y'2.Ką reiškia λ1 ir λ2 reikšmės?

Yra nauja matrica.Matrica, kurios duomenys yra tik vienoje įstrižainėje, vadinama įstrižainės matrica.Nulinių duomenų skaičius įstrižainėje vadinamas matricos rangu.2*2 MIMO tai reiškia nenulines λ1 ir λ2 vertes.

Jei reitingas yra 1, tai reiškia, kad 2 * 2 MIMO sistema labai koreliuoja perdavimo erdvėje, o tai reiškia, kad MIMO išsigimsta į SISO arba SIMO ir gali priimti bei perduoti visus duomenis tik tuo pačiu metu.

Jei reitingas yra 2, tada sistema turi du santykinai nepriklausomus erdvinius kanalus.Jis gali siųsti ir gauti duomenis tuo pačiu metu.

Taigi, jei rangas yra 2, ar šių dviejų perdavimo kanalų pajėgumas yra dvigubai didesnis nei vieno?Atsakymas slypi santykyje λ1 ir λ2, kuris dar vadinamas sąlyginiu skaičiumi.

Jei sąlyginis skaičius yra 1, tai reiškia, kad λ1 ir λ2 yra vienodi;jie turi didelę nepriklausomybę.2*2 MIMO sistemos talpa gali pasiekti maksimumą.

Jei sąlyginis skaičius yra didesnis nei 1, tai reiškia, kad λ1 ir λ2 skiriasi.Tačiau yra du erdviniai kanalai, o kokybė skiriasi, tada sistema kanalui skirs pagrindinius išteklius geresnės kokybės.Tokiu būdu 2*2 MIMO sistemos talpa yra 1 arba 2 kartus didesnė už SISO sistemą.

Tačiau informacija generuojama erdvės perdavimo metu, kai bazinė stotis išsiunčia duomenis.Kaip bazinė stotis žino, kada siųsti vieną ar du kanalus?

Nepamiršk, ir tarp jų nėra paslapčių.Mobilusis telefonas išsiųs išmatuotą kanalo būseną, perdavimo matricos rangą ir išankstinio kodavimo pasiūlymus bazinei stočiai.

Šiuo metu, manau, matome, kad MIMO yra toks dalykas.